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反康反宇宙超低本底高纯锗仪

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  • 这台发射宇宙射线的神秘设备,能给西安古城墙做“CT”
    ◎ 采写丨科技日报记者 王迎霞 颉满斌◎ 策划丨赵英淑 滕继濮 林莉君吴春至今记得第一次做CT的情景。被推进舱里的那一刻,她紧张、害怕,担心查出问题,也担心射线对身体造成影响。多年过去,她再次经历了这样的不安,只不过,这次做CT的是古城墙。吴春是陕西省西安城墙管理委员会副主任,在她的积极联系和鼎力支持下,兰州大学核技术创新与产业化团队带着研发的国内首套塑闪宇宙射线缪子成像设备,给西安古城墙做了一次“CT”。“一定不要给城墙造成损伤,但也一定要知道‘五脏六腑’都有啥毛病。”吴春提出要求。这是她作为历史文化遗产守护者的底线。叫缪子的宇宙射线有着600多年历史的西安古城墙,也像人体一样,会随着时间的推移出现“健康”问题。北方夏季雨水较多,西安古城墙被雨水长时间浸泡后,部分墙面出现了快速裂缝和沉陷的现象。尽管城墙管委会一直都在高度关注城墙的各类安全问题,但有些损害在墙体内部,仅凭肉眼无法观测。如何检测古城墙内部情况,进而有针对性地展开修复工程,成为摆在西安城墙管委会面前的重要难题。西安城墙正北门—安远门在现代医学技术的加持下,要想掌握人体的病灶情况,我们可以使用B超、CT、核磁共振等各种影像仪器。想知道一座几十米高的古城墙的健康状况,该怎么办?“以往,我们用得最多的是钻孔法,就是通过在墙体上打孔取材的方式,来判断其内部情况。但这种勘探方式会直接破坏墙体,后期还需要对损坏部分进行修复。”吴春说。另一种是雷达监测法。雷达的频率越小,穿透程度便会越深,但其精度会相应变差,成像可能出现偏差;而如果探测太浅,又不能够满足古建筑、山脉等大型物体的探测深度需要。“钻孔法对城墙有损,而使用雷达法,基本上70%的情况都探不出来。”吴春做梦都想找到能够无损探测的方法。一个偶然的机会,她结识了兰州大学核技术创新与产业化团队。在给城墙南门的一面墙做三维激光扫描的过程中,吴春不由地感慨:“这激光扫描呀,如果能透视到里面就好了。省得我们苦苦找隐患点,又无计可施。”这时,操作扫描的老师说自己认识一位兰州大学教授,他能用一种宇宙射线对物体进行成像,或许可以帮到她。是物探,还是遥感?对方说好像都不是,是一种新方法,具体是什么,他也说不清。这下吴春来了兴致:“刚好58号马面(在城墙外侧依一定距离修建的凸出墩台,平面有长方形和半圆形,因外观狭长如马面,故名)出了一些问题,我联系试试!”他们说的宇宙射线,就是缪子。星际空间有很多高能粒子,其中最主要的是质子。高能的质子通过大气层时会发生核反应、电离等级联反应,从而一生二、二生四,从上往下越来越多,有点像烟花,也像射灯。到达海平面时,里面就富含各种组分,缪子只是其一,还有中子、β射线和γ射线等。它们都被称为“宇宙射线次级射线”。“根据估算,海平面上每平方米面积上每分钟会落下10000个缪子,也就是说,每秒钟就会有一个缪子穿过我们的手掌。”兰州大学核技术创新与产业化团队相关负责人打比方道,“它们就像下雨一样浇着我们,淋着我们,时时刻刻穿透我们的身体。”作为宇宙中的基本粒子之一,缪子的带电量为一个负电荷,质量为电子的207倍,它与物体发生相互作用的方式与电子类似。相比于中子、X射线和γ射线等,宇宙射线缪子具有更强的穿透能力。很多人都好奇这种神奇的物质,究竟是如何为我所用的。原来,科研人员在被测物体周边放置缪子探测器,根据缪子射线在物体中不同方向的穿透情况,搜集肉眼看不见的缪子计数,进而在计算机上进行分析,通过数据分析计算实现被测物体的三维成像。工作人员正在组装探测器“对于城墙这样十几米甚至几十米厚的物体来说,如果里面有个一米大的空洞,我们完全可以通过缪子成像技术检测到。”该团队成员刘军涛从团队2018年着手干这件事开始,他就跟着全程参与了缪子成像系统的研发。藏着秘密的“冰柜”2021年9月,兰州大学核科学与技术学院两位骨干教师,带着由两位工程师以及四五位学生组成的团队,向着古都西安出发。与他们同行的,是一个长1.6米形状酷似冰柜的仪器。“之所以看起来像一台冰柜,是因为我们给原来只能在实验室使用的探测仪器增设了金属外壳,使设备可以防潮、避光,方便移动。”刘军涛说。正在作业中的探测器刘军涛告诉吴春,仪器定型的时间不长,没有成熟商业产品那样漂亮的外观,但探测效果不受影响。吴春的话给他吃了很大一颗定心丸:“不管啥方法,只要是科学的,我们都欢迎!”这台貌不惊人的方疙瘩,隐藏着能给城墙看病的秘密。它包括多对探测器层和采集板,负责收集从宇宙中散落下来的缪子与信息转换;一个用于数据传输监测与存储的主机系统;一台移动电源,可确保仪器在野外运行时有稳定的供电;一个用于调控设备内温度和湿度的空调系统……缪子成像技术研究,目前国内也有少数同行团队在做。兰州大学核技术创新与产业化团队的不同之处在于,他们已经从实验室测试阶段走向了实际应用。2020年11月,该团队成功研发我国首套塑闪宇宙射线缪子成像系统,并顺利完成专家验收。“‘塑闪’是塑料闪烁体的简写。缪子通过塑料闪烁体后会产生光,有闪烁光就代表有缪子通过这个材料。我用光电转换的器件,可以把光信号转为电信号,看到脉冲后,表示已经捕捉到了缪子。”刘军涛说。采集缪子只是第一步。随后,他们不断完善软件模型,模拟成像场景,调整各类参数,最终将其带到西安古城墙下,开始“首秀”。缪子成像技术主要有两种成像原理,即角度散射成像和强度衰减成像。此次西安古城墙探测运用的便是强度衰减成像法。这一成像方法的原理是,缪子在物体内部穿行过程中会损失能量,而当其能量损失殆尽时便会被物体吸收,这将使探测到的缪子强度减小,所以宇宙射线缪子强度减小量取决于物体的厚度及材料密度。因此,在已知物体外部轮廓的情况下,通过探测缪子强度衰减,可以推导得到被探测物体的密度,从而对物体的内部结构与物质组成进行重构。“这就像人们利用X射线扫描身体,通过透视人体骨骼从而成像一样。”刘军涛介绍说,山体、建筑物、历史遗迹等大型物体的内部结构成像,用的也是这一原理。吴春给他们指定的测试段是城墙58号马面处。正如给人体做三维影像检查会采用放射源与探测器旋转多角度成像,想要给城墙做“CT”,也需要从不同角度采集多组数据。团队采取了环绕马面设置6个观测点的方案,放置探测器进行数据采集。正在作业中的探测器没想到,刚把机器安放好,又一波全国范围的新冠疫情席卷而来。那是2021年秋,实验面临的最大问题是,因为防疫政策需要,探测器不能按照计划不停地变换位置。团队只能因陋就简,顺势而为,及时改变了测量计划。终于在2022年春节前夕,他们将仪器带回兰州。让吴春吃惊的是,这个团队成功测试出了城墙中的低密度区域——也就是一个配电室。在测试团队事先并不知道的情况下,他们通过宇宙缪子成像技术清晰地呈现出它的位置、形状、大小。“这一高精度成像再次验证了使用缪子成像技术能够完成被测物体三维成像的可行性。”刘军涛表示。他们和58号马面科研从来无坦途。兰州大学核技术创新与产业化团队虽然首战告捷,但在实际探测过程中,还是遇到了不少困难。宇宙射线缪子成像技术利用的是不需要人工放射源产生的天然射线,具有无接触勘探、不受时空限制、不会对勘探物体造成任何伤害、绿色环保等特点,但它的使用受客观条件影响较大。“不像医院里使用人工射线源,环境比较单纯,我们的仪器往往放置在室外,得经历风吹日晒等自然环境的考验。”兰州大学2020级能源动力专业硕士研究生姚凯强说。在室外使用就会出现各种问题,比如电路短路,或者电压波动较大等,设备接收到的信号也会跳动不稳。整个墙体的勘探过程耗时将近4个月,为了应对各种环境的考验,团队对实验室内原来使用的平板探测器进行了升级与调整。姚凯强和另一名师兄专门留在了西安,隔两天就得去现场调整仪器。另外,后期也需要处理那些不稳定环境下接收到的杂乱数据。与数据收集相比,更大的挑战在于开发反演成像的算法平台。“我们在进行文物探测的过程中总会遇到一个问题,就是测量到的数据比待解的未知量少很多。比如有两个变量一个方程的情况下,方程的解是无穷多的。”对2021级核技术专业硕士研究生刘国睿来说,这就需要她和小伙伴在庞杂的结果中挑选出能够同时满足多个方程的模型,选择最合理的结果。来西安之前,刘国睿、姚凯强等人首先根据描述对城墙进行了可行性分析,几何模型比较简单,仅仅知道城墙的长宽高,里面可能有什么情况。在仿真中,他们需要先把城墙的模型大致建好,再进行正演计算,用正演的结果去反演成像。“相当于我们先算一个可能得到的测量结果,然后用这个测量结果做反演,看能不能给里面的防空洞成出一个三维图像来。”刘国睿说。确定做58号马面后,他们把模型更加细化了。初期建的模型特别简单,就是一个矩形的堆,后来又加上马面,对尺寸进行调整。激光测绘把整个城墙的轮廓描绘清楚之后,他们决定换模型,尽管那时6个探测点都已确定。最后一次模拟时,探测点位早已敲定,团队更新了非常细化的城墙轮廓,决定重新建模再做一次。根据优质成像的分辨率,他们在马面里假设了一个防空洞,看能不能成像。另一个难题是遇到密度异常部分时的演算。刘国睿念大三时就加入该课题组学习,后继续在此攻读研究生,在她看来,整体测算并不困难,但密度异常体与周边部分衔接地带,算起来有难度。“这些地方的密度解出来可能会带有系统偏差。”她说。最终的研究结果就是,这次试验精度可以对城墙内部一个长宽高均为1米的防空洞成像出来。“我们还测到马面北面比较空虚,当时比较质疑这个结果,为此做了好多验证。”刘国睿强调,他们必须排除是不是自己技术方面的原因,比如数据处理不当、测量问题之类。排除过后,得出结论——58号马面北墙附近的夯土密度确实较低。回想起这一幕,这个性格沉静的女孩,终于有了笑意。追寻“中国方案” 兰州大学师生付出的所有努力,吴春都看在眼里。实际上,58号马面的情况,她早有掌握。她就想看看这宇宙射线缪子成像技术,到底行不行。刘国睿在分析马面数据的过程中发现,砖和夯土之间好像有空腔,因为不确定,就反复向吴春求证。“小姑娘问,里面是不是有空腔?为什么会有?是真的有,还是我们收集的数据不够、计算方法不对而导致的偏差?我当时就欣慰地笑了。”但吴春并没有挑明,而是让她继续往下做。后来的成果报告会上,吴春正式向有关部门汇报称,兰州大学核技术创新与产业化团队的缪子成像结果,跟西安城墙管委会掌握的情况基本吻合。从此,她对他们更加信任了。这份信任,源于科研人员对自身的严格要求。在所有人看来,大胆质疑、小心求证是科学精神最重要的品格之一,他们恪守这一理念,初心不改。“为什么是这个,而不是那个?哪一步出了错,都无法导出正确结果。”刘军涛深谙其研究之复杂,意义之深远。刘军涛给学生们讲解缪子探测系统如今,团队已经扩展至30余人,每个人分工明确。导师的悉心培养和团队的互帮互助,让青年科研人员受益匪浅。在读研二的刘国睿,已在物理学经典期刊上发表研究论文,内容便是针对宇宙射线缪子技术在实地应用中出现的问题,并提出探索性的解决方案。每一位成员的心里,都有浩瀚宇宙。中华文明上下五千年,源远流长,在悠悠岁月中厚重沉淀。当前,随着科技已经成为考古发展新动力,他们在完成西安城墙成像工作的过程中,逐渐感受到缪子成像技术未来在科技考古领域的广阔前景。“这项技术以后在大型遗迹考古中一定会发挥作用,我们也想在科技考古领域做成标杆性的亮点。”刘军涛告诉记者,今年,敦煌研究院也与团队接触并计划建立合作关系,他们将在深入探测石窟内部结构的工作中共同努力。与不断发展的成像技术相辅相成的,是持续更新的应用场景。一直以来,缪子成像技术应用的瓶颈主要在于探测系统现场应用场景的适应性、成本控制等。在团队不断优化完善下,这项技术也从考古探测发展到了地质勘查、矿产勘探、集装箱检测等更广阔的空间。前段时间,团队又有了新思路:是否可以使用缪子成像技术探测青藏高原的冰川厚度,明晰岩石边界?对他们来说,制作轻量化、耐低温的缪子成像仪器,正在成为新的探索方向。值得一提的是,从仪器组装所需要的材料等硬件到算法系统软件,兰州大学核技术创新与产业化团队都致力于将其本土化。是啊,要想获得“中国方案”、作出“中国贡献”,必须实现技术国产化,这是每位科研人员肩负的重大使命。刘军涛欣喜地透露,现在团队这项技术的国产化率已经达到了95%左右。今年,一直致力于文物保护高质量发展的吴春,又与兰州大学团队取得了联系,看实验能否深入开展。她寄希望于下一步的合作能够证实这种技术更安全、更准确,同时辅以地质勘查,为墙体的修缮工程提供可靠参考,使得预防性保护更具前瞻性。“经过这样完整的检验之后,我们希望这种技术能够得到广泛应用。可以相信,科技将助力中国考古迎来‘黄金时代’。”吴春说。考古科技化,技术国产化,归根到底都是高水平科技自立自强。这是一条遥远而艰辛的路。每个人都渴望化身滴水,汇入时代的海河,信念灼灼。科技日报•深瞳工作室出品文中图片均由受访者提供微信编辑丨宋慈审核丨朱丽终审丨王郁
  • “悟空”巡天两年 获最精确高能电子宇宙射线能谱
    p  暗物质探测又有了新的进展。伦敦时间11月29日,《自然》杂志在线发表了中国科学家的一项研究成果:利用“悟空”卫星获得了世界上最精确的高能电子宇宙射线能谱,这将对判定能量低于1TeV(1TeV=1万亿电子伏特)的电子宇宙射线是否来自于暗物质起到关键作用,并有可能为暗物质的存在提供新证据。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/bf37f730-b28d-45d8-a92e-cb59ec24077d.jpg" title="2a8fb7ae86d94782b2b85138fe237d53_副本.jpg"//pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "在中国科学院紫金山天文台,“悟空”首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进在介绍暗物质粒子探测卫星的科学成果。/span/pp  暗物质问题是粒子物理和宇宙学的核心问题之一。暗物质不发光,不发出电磁波,从来没有被直接“看”到过。中科院院士吴岳良说,根据最新天文观测结果,宇宙是由27%的暗物质、68%的暗能量和5%的普通物质组成的。对于神秘的暗物质,科学家迫切想知道它到底是什么,对它们的研究很可能会引发科学上的革命。/pp  2015年12月17日,暗物质粒子探测卫星“悟空”发射成功,这是中科院空间科学战略先导专项的首发星。“悟空”卫星首席科学家、中科院紫金山天文台研究员常进说,“悟空”卫星是基于暗物质粒子湮灭或衰变的假设(即暗物质粒子的湮灭或衰变可以产生各种正、反粒子,这些粒子在太空中传播就成了宇宙射线和伽马射线的一部分)而工作的。“悟空”卫星便通过收集高能宇宙射线粒子和伽马射线光子,并分析其能谱和空间分布来寻找暗物质粒子存在的证据。/pp  “悟空”采用了紫金山天文台自主提出的分辨粒子种类的新探测技术方法,实现了对高能(5GeV—10TeV)电子、伽马射线的“经济适用型”观测。“悟空”在轨运行的前530天共采集了约28亿颗高能宇宙射线,其中包含约150万颗25GeV(1GeV=10亿电子伏特)以上的电子宇宙射线。基于这些数据,科研人员成功获取了目前国际上精度最高的电子宇宙射线探测结果。/pp  早在“悟空”上天之前,国际上已有一些空间探测器在尝试搜寻暗物质。但由于探测器规模或设计方案的限制,它们的探测能区相对较低,分辨率和粒子鉴别本领也有限。而“悟空”采用了创新的设计方案,既可探测低能区,也能探测高能区,是世界上第一台能在空间观测直至10TeV能量电子和伽马射线的仪器。/pp  现在“悟空”采集了大量高能电子宇宙射线,清晰地勾勒出电子宇宙射线在宽能量段的能谱行为,以高置信度观测到了能谱在TeV处的拐折行为,并且在1.4TeV能量处发现存在精细结构的迹象。/pp  中科院紫金山天文台研究员范一中说,电子能谱在高能区突然出现拐折,一定是有什么“源”影响了它。现在我们不能确定就是暗物质影响了它,但如果能够证明影响它的不是我们已知的物质,那就很有可能是暗物质了。/pp  据常进介绍,与以前的测量结果相比,“悟空”的能量测量范围比其他空间项目显著提高,打开了宇宙观测新窗口 “悟空”测量到的TeV电子的“纯净”程度最高,能谱的准确性更高 “悟空”首次直接测量到了电子宇宙射线能谱在1TeV处的拐折,其精确的下降行为对于判定部分电子宇宙射线是否来自于暗物质起着关键作用。当然,“悟空”的科学发现有待理论物理学家做进一步的分析阐释。/pp  对于这次暗物质探测上的进展,常进兴奋地说,电子宇宙射线能谱在高能段出现了“引人瞩目的现象”。中科院院长白春礼则认为,“悟空”成果的取得,表明中国科学家已经从自然科学前沿理论的学习者、继承者、围观者,逐渐走到了舞台中央,中国科学家长期以来在基础科学前沿的投入和付出终于有了回报。/p
  • 国内第一台超低本底液闪谱仪亮相第十三届国际核工展
    2014年4月15日,以&ldquo 清洁核能科技,助力美丽中国&rdquo 为主题的第十三届中国国际核工业展览会在北京国家会议中心开幕,为期4天。本次展会共有40多个国家的200余家参展商参展。  上海新漫公司作为国内中高端核辐射检测仪器仪表、辐射监测系统和设备的专业制造商,以崭新的面貌在特装展区成功地展出了近一年来推出的各款新产品,包括用于核电环境监测的便携和固定式设备、部分KZC系统设备、部分KRT系统设备、安保安检设备和国内第一台超低本底液体闪烁谱仪。  展会期间,我国核工业界的领导、专家、国内外同行厂家以及专业观众踊跃参观我司展台,并对各产品的性能特点、技术参数、应用领域等方面向上海新漫公司技术人员进行咨询,大家均对于上海新漫公司的自主创新精神和较高的技术水准给予高度的许可和赞扬!  上海新漫公司展出的一款明星产品--应用于环境超低水平放射性测量的SIM-MAX LSA3000超低本底液体闪烁体谱仪成为了本届核工展被关注的焦点。超低本底液闪谱仪是低水平放射性测量的必需设备,在地质、环境和生物医学领域有广泛应用。液体闪烁计数器或谱仪是测量环境&beta 放射性核素最常用的设备,特别是3H和14C的测量,液闪方法占据了半壁江山。上海新漫公司瞄准国内超低水平放射性测量的市场需求,凭借其在核辐射检测行业近10年的技术积累,同时聘请中科院多位资深液闪技术专家作为核心研发团队的技术顾问,课题组历经3年多的精心研制成功推出国内第一台超低本底液体闪烁谱仪样机。其独创性的采用3+3型符合和反符合探测及TDCR技术,具有测量样品无需内置&gamma 标准源进行淬灭校正和同时测量40个样品的显著特点,其关键技术参数可匹敌国际市场主流产品,该产品的问世及时填补了国内在该领域的产品空白,为我国环境监测和核电发展事业保驾护航。  下列图片为展会现场:展台全景核工业界领导前来展台参观指导便携式核辐射仪器展示区核辐射检测新产品集中展示区超低本底液闪谱仪展示区及技术人员现场测量演示及专业观众交流
  • 欧洲大型强子对撞机实现迷你"宇宙大爆炸"
    迷你“宇宙大爆炸”通过令铅离子高速撞击产生,撞击产生的温度是太阳核心温度的100万倍。图为迷你“宇宙大爆炸”的电脑效果图。   大型强子对撞机内部  据英国媒体9日报道,科学家借助欧洲大型强子对撞机(LHC)成功完成了创造迷你版“宇宙大爆炸”的实验,产生了一个温度为太阳核心温度100万倍的火球。参与这个项目的英国科学家热烈庆祝了这个具有里程碑意义的实验。  太阳核心温度的100万倍  大型强子对撞机创造了一个迷你版本的“宇宙大爆炸”,而宇宙正是诞生于大约140亿年前的大爆炸。报道称,实验的成功将开启粒子物理学研究的新世纪。  据报道,迷你版“宇宙大爆炸”是通过令铅离子高速撞击产生的,撞击产生的温度是太阳核心温度的100万倍,重现了大爆炸后宇宙的瞬间状况。  ALICE离子对撞实验项目英国小组成员、伯明翰大学物理学家戴维埃文斯博士说:“我们对这一成就激动万分。对撞实验产生了迷你版本的宇宙大爆炸,而且实验中取得了有史以来的最高温度和密度。这个过程发生在一个安全、可控的环境内,生成了炽热和稠密的亚原子火球,温度超过10万亿摄氏度,即太阳核心温度的100万倍。在这一温度下,连构成原子核的质子和中子也被融化了,产生了称为‘夸克与胶子等离子体’的炽热而稠密的夸克与胶子汤。”  将帮助了解“强作用力”  强大的磁体令铅离子以接近于光速的速度在地下数百英里的隧道内高速运转。铅离子以相反两个方面飞行,最后聚焦变成一个狭长的光束,被迫在ALICE探测器内撞击。科学家希望通过夸克与胶子等离子体对强作用力有更多的了解。强作用力是自然界存在的四种基本作用力之一。  埃文斯说:“强作用力不仅使原子核牢牢地绑定在一起,而且还对它们98%的质量负责。我现在期待着研究大爆炸发生后瞬间构成宇宙的一小部分物质。”ALICE探测器是大型强子对撞机的组成部分。  名词解释  大型强子对撞机  大型强子对撞机是世界上最大、能量最高的粒子加速器,旨在探究宇宙起源,它建在法国与瑞士边境地下一条16.7 英里(约合27公里)长的环形隧道内,由欧洲核子研究中心负责管理。  大型强子对撞机共有4台探测器构成,它们分别安装在环形隧道的4个地下巨洞内,分布在大型强子对撞机周围。其中,ALICE探测器高16米、宽26米、重约1万吨。  来自全球30个国家、100个科研机构的大约1000位物理学家和工程师参与了ALICE实验。英国方面有8位物理学家和工程师以及7名来自伯明翰大学的博士生参与了这个项目。在铅原子核撞击期间,ALICE探测器以每秒1.2千兆字节的速度下载数据,生成相当于300万张CD存储的信息。  本地链接  20多名中国科学家参与  大型强子对撞机从上世纪90年代初开始设计,来自80多个国家和地区的约7000名科学家和工程师参与建设,建造费用高达37.6亿欧元。  中国在相关实验中投资数千万元人民币并参与物理分析,20余名中国科学家参与了“大型强子对撞机”项目。在科技部、自然科学基金委、中国科学院的共同资助下,中科院高能物理研究所、北京大学、中国科技大学等单位的研究人员成为LHC项目的一部分。据悉,LHC探测器的部分结构是在我国制造完成的。对撞机的前期研制结束后,我国科学家也得以分享对撞期间的研究数据。  2008年9月10日,欧洲大型强子对撞机正式启动,9月19日在隧道第三段至第四段尝试进行5万亿电子伏特质子束流运行时,因出现氦泄漏,对撞机被迫停止运作。2009年11月20日,大型强子对撞机重新启动。
  • 激光干涉测量:“聆听”宇宙的声音
    激光干涉测量助力空天探索 在空天探索领域,空间引力波探测是当前国际研究热点,作为人类观测宇宙的新窗口,引力波将为人类探索早期黑洞合并、超新星爆发等宇宙结构形成过程提供观测手段,对探索宇宙起源与演化具有重要的意义。为了探测中低频段的空间引力波,国内外研究人员计划在相距数十万乃至数百万千米的空间轨道上建立超高灵敏度星间激光干涉系统,该方法的本质是将现有的激光干涉超精密测量技术应用到外太空去,突破地面探测臂长的限制,摆脱地面各种干扰源对精密测量的影响。其关键技术是测量相距数百万公里的两个测试质量之间的间距变化,主要包括:测试质量与卫星平台之间的间距变化、两个卫星平台之间的间距变化,前者涉及到测试质量的多个自由度精密检测,探测灵敏度需要在1 mHz~1 Hz频段达到~1 pm/Hz1/2(平动)以及~1 nrad/Hz1/2(转动)水平。揭秘空间引力波探测的原理 空间引力波探测任务需要实现对测试质量皮米量级的平动测量以及纳弧度量级的转动测量,关键技术单元包括:激光外差干涉、差分波前传感以及高精度相位测量三部分,如图1所示,通过测量两测试质量之间的平动转动,获得其间距变化信息,从而探测引力波信号。图1面向空间引力波探测的激光外差干涉多自由度超精密测量技术示意图激光外差干涉 激光外差干涉测量原理如图2所示,频率相近的两束激光(测量光频率f1,参考光频率f2)合束后,合成波(频率为f1+f2)会存在一个包络,其频率为|f1-f2|,这一包络频率也被称为外差频率。 当测试质量在沿测量光传播方向上运动状态改变、或者引力波来临时,干涉仪的测量臂光程发生变化,表现为外差干涉信号的相位波动,即图2中紫色虚线部分。以经典迈克尔逊干涉结构为例,外差干涉信号相位的一个周期变化对应位移变化半波长(光程变化一个波长),有 其中,λ为激光输出波长,L为测试质量的等效位移,φ为外差干涉信号的相位变化。图2 激光外差干涉原理示意图差分波前传感 差分波前传感是一种基于激光波前相位比较的高精度角度测量方法,测量原理如图3所示。测量光与参考光合束后入射至四象限探测器表面,两束光满足干涉条件产生外差干涉信号,照射在探测器四个象限后会分别产生四路干涉信号。当测量目标平动时,四路外差干涉信号相位发生相应波动,与采用普通光电探测器的原理相一致;当测量目标转动时,测量光的波前相对参考光发生偏离,由于四象限探测器具有一定的空间间距,导致四路外差干涉信号的相位波动并不相同,通过对比不同象限的干涉信号相位差异,可以反演得到测量目标在水平方向和竖直方向上的转动角度,有 其中,θh为水平转动角,θv为垂直转动角 ФA/B/C/D为不同象限的外差干涉信号相位变化 kh/v为比例系数,由光束参数以及四象限探测器的几何参数共同决定,实验中常用偏摆镜配合自准直仪进行标定。图3 差分波前传感和四通道拍频信号波形示意图高精度相位测量 高精度相位测量可以通过锁相放大器或者相位计来实现,其基本原理如图4所示,外差干涉信号转化为电信号后与本地时钟(或外部参考)及其正交信号混频,低通滤波后分别得到Q信号(quadrature)和I信号(in-phase),计算I/Q反正切值并作相位解包裹运算得到相位差,Q信号作为相位误差信号反馈至本地可调时钟,更新本地时钟输出频率从而保持与输入外差干涉信号频率一致,形成锁相环路。图4 相位测量基本原理[1]国内外干涉仪研究进展LISA LISA (Laser Interferometer Space Antenna)是于1992年发起的一项探测1 mHz~1 Hz频段引力波信号的科学研究计划,这是最早开始、也是目前国际上发展最成熟的空间引力波探测计划,其中一项关键技术是实现测试质量的超高灵敏度多自由度测量。 2012年,德国汉诺威大学的Marina Dehne等人设计搭建了一套用于验证测试质量干涉仪噪声源及其消除技术的激光外差干涉测量系统,分析了多个噪声源(激光频率、激光强度、激光指向漂移、温度、偏振态、移频驱动边带、杂散光等)对相位读出的影响,并研究了多种噪声消减数据处理方法,在空间引力波探测目标频段成功实现了~1 pm/Hz1/2的超精密位移测量。 图5给出了LISA激光干涉平动转动测量技术发展时间线,该计划从提出开始,经历地面模拟论证、噪声源探索、技术卫星验证、光路布局优化测试等,距今已经开展了三十余年,其中用于测试质量多自由度测量的激光外差干涉技术灵敏度已经突破1 pm/Hz1/2和1 nrad/Hz1/2。目前光学干涉平台布局处于优化设计阶段,激光外差干涉超精密测量技术是否能够实现百万公里距离的两测试质量之间的皮米级平动测量并成功探测到宇宙深处的引力波,这仍然需要时间来给出答案。图5 激光干涉平动转动测量技术发展时间线(LISA)太极&天琴 2008年,我国科学家开始探讨中国的空间引力波探测计划,并于2012年正式成立了空间引力波探测工作组,2014年提出基于“日心”轨道和“地心”轨道两个独立的探测方案,即太极计划和天琴计划[2-3]。目前两者均形成了较为完备的星间激光干涉测量方案。 同LISA一样,太极和天琴于2019年分别发射了太极一号和天琴一号技术验证卫星,所搭载的光学干涉平台如图6所示,前者采用殷钢材料制作光学干涉平台基座、后者则采用光粘的方式来提高干涉装置的热稳定性,两者都包含有前端光程参考干涉仪和测试质量测量干涉仪。测试实验最新结果表明,空间激光干涉仪可以实现毫赫兹频段皮米量级的超精密位移测量,标志着我国在空间引力波探测中用于测试质量的激光外差干涉测量技术研究正逐渐走向国际前列。图6 我国空间引力波探测技术验证卫星激光干涉平台(a)太极一号[2](b)天琴一号[4] 其他 2021年,美国德州农工大学提出了一种一体式外差干涉仪,将分光镜波片等关键镜组胶粘成一个整体,提升干涉仪稳定性,并通过抽真空、被动控温、噪声建模消减等措施最终实现了33 pm/Hz1/2@0.1 Hz的平动测量。 2022年,清华大学谈宜东团队提出了一种用于测试质量五自由度测量的偏振复用双光束干涉仪,光路设计如图7所示,包含参考干涉仪(RHI)、双光束干涉仪(DBHI)和偏振复用干涉仪(PMHI),初步实验在10 mHz~1 Hz频段实现了优于10 pm/Hz1/2 以及20 nrad/Hz1/2的平动转动灵敏度测量。图7 偏振复用双光束激光外差干涉五自由度测量系统星辰宇宙,未来可期 “此曲只应天上有,人间难得几回闻”,如果说引力波是携带着浩瀚宇宙信息的乐曲,那么激光干涉超精密测试技术就是用来“听曲”的最灵敏的传声筒。在空间引力波探测领域,我国的激光外差干涉多自由度超精密测量技术相比于欧美LISA团队仍处于跟跑阶段,但未来有希望实现并跑甚至领跑。而且,空间引力波探测中涉及的外差干涉技术,可以对长度量进行高精度、大量程的超精密测量,可扩展应用于下一代高速、超精密二维或三维运动台的精确定位与运动控制,进而支撑我国超精密加工制造、IC 装备及尖端航空航天科技的发展,对于国民经济和工业建设有着重要的实际意义[5]。全文下载:空间引力波探测中的激光干涉多自由度测量技术.pdf参考文献:[1]Schwarze T S.Phase extraction for laser interferometry in space: phase readout schemes and optical testing[D]. Hannover: Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover, 2018.[2] Luo Z R, Wang Y, Wu Y L, et al. The Taiji program: A concise overview[J]. Progress of Theoretical and Experimental Physics, 2021(5), 05A108.[3] Luo J, Chen L S, Duan H Z, et al. TianQin: a space-borne gravitational wave detector[J]. Classical & Quantum Gravity, 2015, 33(3): 035010.[4]Luo J, Bai Y Z, Cai L, et al. The first round result from the TianQin-1 satellite[J]. Classical and Quantum Gravity, 2020, 37(18): 185013.[5] 谈宜东, 徐欣, 张书练. 激光干涉精密测量与应用.中国激光,2021,48(15) : 1504001.作者简介 谈宜东,清华大学精密仪器系,长聘副教授,博士生导师,副系主任;基金委优秀青年科学基金获得者,英国皇家学会牛顿高级学者,教育部创新团队负责人。中国电子信息行业联合会光电产业委员会副会长、中国仪器仪表学会机械量测试仪器分会常务理事。 主要从事激光技术和精密测量应用等方面的研究工作。作为负责人承担国家自然科学基金,装发和科工局测试仪器领域关键技术攻关项目,科技部重点研发计划课题,军科委基础加强,重大科学仪器专项等项目40余项。在Nature Communications, PhotoniX, Optica, Bioelectronics and Biosensors, IEEE Transactions on Industrial Electronics等期刊发表 SCI 论文 100余篇,授权发明专利36项,在国际会议Keynote/Plenary/Invited报告40余次。先后获日内瓦国际发明展金奖,中国激光杂志社主编推荐奖,中国光学工程学会技术发明一等奖,中国电子学会技术发明一、二等奖多项。课题组介绍 清华大学精密仪器系激光技术与精密测量应用课题组,在激光器件及其物理效应、精密测量应用等方面开展了大量的工作,构成了从基础器件的设计和发明,到物理现象和效应的发现,进而在发现基础上的仪器发明,直至仪器的推广和应用这一较为完整的体系。先后研制了双折射-塞曼双频激光器及其双频激光干涉仪,实现了成果转化,成规模应用于国家02专项以及中芯国际、吉顺芯等公司进口光刻机干涉仪的替换;基于激光回馈原理的无靶镜纳米测量干涉仪,用于国家多个重点型号工程,包括:高分四号、一号以及激光聚变点火等。课题组还开展了远距离激光侦听、激光回馈调频连续波绝对测距、生化检测、pm量级灵敏度的激光干涉超精密测量技术(引力波专项)等研究。
  • 海尔生物进军元宇宙,发布行业首个智慧实验室数字人
    科技的起点是以人为本,而进化方向则是满足人类对未来的向往。伴随着元宇宙的火爆出圈,被视为元宇宙交互载体、重要入口的虚拟数字人也迅速走红。作为元宇宙人类的化身,虚拟数字人聚合多种科技创设而成,担任信息制造和传递的责任,是元宇宙中人与人、人与事物、事物与事物之间产生联系或发生孪生关系的新介质。他的诞生,将为我们打造一个无限接近现实的虚实相生的美丽新世界。如今,在国家政策扶持和巨头领航双轮驱动下,元宇宙、数字人等势头强劲持续升温。今年8月份,国内首个数字人产业专项支持政策发布释放了向好信号;而百度、腾讯、阿里巴巴等行业巨头纷纷入局数字人赛道,在直播、游戏、动画等领域推出虚拟数字人,也推动虚拟数字人迎来高速发展期。那么,在科研实验室领域,虚拟数字人是如何布局的?破圈而来,行业首个智慧实验室数字人亮相在此次中国国际医疗器械博览会现场,盈康一生旗下海尔生物医疗重磅发布行业首个智慧实验室领域的数字人-阿莱蒙。作为生物安全的守护者,阿莱蒙通过与用户建立链接点创造新体验,带来更安全更智慧的全景守护,加速重塑实验室安全管理模式,引领行业数字化智慧化全新变革。(行业首个智慧实验室数字人-阿莱蒙亮相)伴随着数字人阿莱蒙的全面启动,未来,阿莱蒙将在智慧实验室里充当多个角色。他将是智慧实验室的控制中台,可以控制实验室所有设备和信息;也将是研究人员的操作助手,可以唤醒数字人,与之交流,并发出指令。在实验室合规操作中,数字人则是“风险提示员”,按照人机料法环全流程监控提示安全操作规范,发出风险警示;同时,伴随实验全流程,数字人也将担当着记录实验信息数据的“实验助手”的角色。价值释放,加速数字化经济跨越式探索实践如今,虚拟数字人在越来越多领域的应用场景实现落地,成为推动数字化经济发展的重要因素。对于实验室而言,阿莱蒙所带来的,并不只是一个数字人的存在,他能“听”会“说”,能“理解”会“思考”,还能为用户带来更多的应用价值。(阿莱蒙担当起“守护生物安全 探秘生命科学”之重任)在安全方面,阿莱蒙将担当起“守护生物安全 探秘生命科学”之重任,能实时监测实验室安全状况,并自动进行环境参数的调整,让科研人员不再为安全担忧。在体验方面,有了阿莱蒙,个性化的人机交互方式大大提升了服务体验,为实验室提供更安全更智慧的全景守护。而在效率方面,阿莱蒙将提供更便捷的操作方式,通过解放人力资源,科研人员能将更多精力投入到研究中,提高科研效率和成果转化。行业首个智慧实验室数字人的发布,标志着海尔生物医疗在元宇宙时代环境中,以前瞻思维和多元视角对智慧实验室展开更高层次的探索。放眼未来,海尔生物医疗执科技之笔,将以数字技术推动行业实验室的智慧化升级,通过不断重构实验室新形态,引领行业高质量发展,以真诚智敬生命。
  • 仪器探测发现现代宇宙元素起源论证据
    据美国每日科学网站近日消息称,天文学家们首次发现了宇宙大爆炸之后仅仅几分钟内形成的原始气体云,其中气体成分结构符合先前理论预测,为现代宇宙论中关于宇宙元素起源的说法提供了直接证据。加州大学圣克鲁兹分校、佛蒙特州圣迈克尔学院的研究人员将相关论文提交美国《科学》杂志,于近日在线发表。  宇宙中元素起源的理论,是指将宇宙膨胀和元素起源联系起来,提出了元素的形成理论。现在认为,只有最轻的元素,通常是氢和氦,乃由宇宙大爆炸直接“创造”出来的。而后在大爆炸接下来的数百万年里,这些原始气体团压缩形成了第一代恒星,这才是稍重元素的诞生之地。  研究论文的合著者、加州大学天体物理学教授泽维尔查斯卡表示,长久以来人们一直费尽心力在宇宙中找到那些所谓的“原始材料”,但均告失败。  而今,借助美国夏威夷州莫纳克亚山顶峰的凯克望远镜配备的高分辨率光谱仪,研究人员得以深入分析来自遥远类星体的光,一并发现了这两个原始气体云。而通过将一个类星体的明亮光线分散成不同波长的光谱,研究人员可以看到是哪个波长被气体吸收,从而对应光谱的吸收线来测量出气体的构成。结果,在气体云的光谱中,研究人员只看到了氢气及氢的重同位素——氘。  研究人员表示,他们的分析仪器对碳、氧、硅有极好的灵敏度,但反而证实原始气体云中这些元素是完全不存在的 而此次的敏感度不针对氦,如果可能的话,应该也会看到氦元素的迹象。  在本结果问世之前,科学家得到的宇宙最低金属丰度测量值是太阳金属丰度的千分之一,这曾被认为是一个“落到底儿”的数值了,要知道星系金属是如此广泛地分散在宇宙中,应该没有什么比千分之一的太阳金属丰度更低的了,因而此次产生的结果可以说是挑战了天文学家们的传统思维。  而这亦是目前为止科学家们第一次观察到宇宙初期还未被重元素“污染”的原始气体,据研究人员称,该结果非常令人兴奋,因为它与宇宙大爆炸理论所预测的原始气体组成十分之匹配,可成为第一个直接证据。
  • “悟空”号发现宇宙线硼/碳比能谱新结构
    暗物质粒子探测卫星“悟空”号国际合作组利用卫星前六年观测数据分析得到10GeV/n到5.6TeV/n能段宇宙线硼/碳比和硼/氧比的精确测量结果,并发现能谱新结构。相关研究成果于10月14日在线发表在《科学通报》(Science Bulletin)上。宇宙线是来自外太空的高能粒子,包括各种原子核、电子、高能伽马射线和中微子等。自1912年赫斯发现宇宙线以来,人类对它的观测和理论研究已经长达一个世纪。但时至今日,关于宇宙线的起源、加速机制以及它们在星际空间和星系际空间中的传播及相互作用等基本问题依然没有得到彻底的解答。在宇宙线中,碳核、氧核等属于恒星核合成过程中产生的原初粒子,而硼核则主要是碳核、氧核在传播过程中和星际物质发生碰撞后产生的次级粒子。因此,通过对宇宙线中硼/碳(B/C)和硼/氧(B/O)流量比的精确测量可以研究宇宙线在传播路径上的相互作用过程。上个世纪40年代至60年代建立起来的经典宇宙线传播模型预测B/C和B/O随能量的变化服从单一幂律分布,且谱指数应为-1/3或-1/2。近些年的直接观测实验(如PAMELA、AMS-02)发现宇宙线B/C在百GeV/n以下能区确实符合单一幂律分布,其谱指数非常接近-1/3,被认为是建立于1941年Kolmogorov星际介质湍流理论的直接证据。但在更高能区,尤其是TeV/n以上,前述实验因测量精度的限制无法给出准确的探测结果,不能对现有的宇宙线传播模型给出有效检验。“悟空”号是我国发射的第一颗用于空间高能粒子观测的卫星,其核心科学目标除了通过对电子宇宙线和伽马射线的观测来间接探测暗物质粒子,还包括通过探测宇宙线核素粒子来研究宇宙线的加速和传播机制。和国际上其他类似探测设备相比,“悟空”号覆盖能段宽、能量测量准、粒子鉴别强,特别是具备优异的电荷分辨本领,可以对高能宇宙线核素粒子进行高精度鉴别(图1)。10月14日,基于其收集到的前六年观测数据,“悟空”号国际合作组获得了10 GeV/n到5.6 TeV/n能段的B/C和B/O的精确测量结果(图2)。这是国际上首次实现对1 TeV/n以上B/C和B/O进行精确测量,能量上限比阿尔法磁谱仪(AMS-02)实验高出5倍。“悟空”号的探测结果表明,在宽能段范围内B/C和B/O明显偏离单一幂律分布的行为特征。“悟空”号首次以高置信度发现宇宙线B/C和B/O在相同能量(约100 GeV/n)处出现变硬的行为,意味着经典的宇宙线传播理论需要进行重要的修改。该结果对揭示宇宙线的传播机制以及星际介质的湍动属性具有十分重要的意义,也意味着之前基于反物质宇宙线的暗物质间接探测的天体物理背景需要重新估计。上述研究工作得到国家自然科学基金委、中科院、江苏省的多个项目的支持。图1 “悟空”号测量的电荷谱
  • 《科学》杂志评出八大宇宙未解之谜
    据英国《每日邮报》6月2日报道,美国《科学》杂志日前选出了八大宇宙未解之谜,科学家们承认,其中一些“可能永远也无法找到答案”。  这八大未解之谜涵盖范围很广,从未被鉴定过的神秘暗物质到恒星爆炸的真相。根据享誉世界的《科学》杂志的表述,这八大宇宙未解之谜都是由顶尖的科学家从他们所钻研的领域中归纳出来的,科学家们甚至还分别为自己所提的谜团撰写了论文进行阐述。  德国马克斯普朗克研究院的天体物理学家希蒙怀特表示:“部分谜题的产生是因为我们还没找到解决它们的线索。”来自《科学》杂志的罗伯特孔茨称:“通过天文观测,每个未解之谜都有可能最终得到解决。”  然而,另外一些科学精英认为,其中一些谜题不太可能会被解开。其中,最大的谜题就是关于暗物质,科学家们坦言,这个谜团可能永远也无法解开。  《科学》杂志盘点的八大宇宙未解之谜分别是:  1、暗能量,构成现存宇宙的73%但从未被观察到或测量过。暗能量的存在是“应需而生”的,它能平衡关于宇宙的数学公式,但可能永远不会被观测到   2、暗物质,与暗能量紧密相关,被描述为将宇宙万物粘合在一起的“胶水”。为《科学》杂志撰写相关论文的阿德里安丘认为,与暗能量不同,科学家们很可能有朝一日能切实观测到这种物质   3、重子哪里去了?重子是一种能构成特殊物质的颗粒,但出于某些原因,当研究人员把暗能量、暗物质相加并把其它归于重子时,研究者所得的结果竟不是100%   4、为什么恒星会爆炸?人们已经对有关恒星形成以及太阳系形成的许多过程有了初步认知,但科学家们承认,他们仍不能完全理解当一个恒星爆炸时其内部情况到底是怎样的,只知道爆炸后会形成超新星   5、是什么使宇宙再电离?自宇宙大爆炸后数十万年,电子被从原子上剥离,但目前尚不知这是为什么   6、各种能量充沛的宇宙射线的源头是什么?尽管地球的大气层能帮助我们抵挡住大多数宇宙射线,但我们每天仍会受到这些射线的“轰击”,科学家们至今无法就这些射线的源头达成共识   7、为什么我们的太阳系如此独特?我们所在的太阳系是按照逻辑逐步形成的,还是误打误撞罢了?没人真正知晓。  8、为什么日冕那么热?专研太阳的科学家们始终想不明白。日冕是太阳的最外层部分,但其温度之高仍超乎想象。距离我们最近的这颗恒星所拥有的这层奇怪“分层”仍旧是个谜。大多数科学家认为,约有四分之三的宇宙正在以暗物质和暗能量的形式消失,而这两者目前都没被直接观察到。上图是基于猜测而绘制出的暗物质3D影像。
  • 更多宇宙的声音可以被新探测器听见
    欧洲爱因斯坦望远镜艺术图 图片来源:ET概念设计团队 5年前,当物理学家首次探测到引力波时,他们为宇宙打开了一扇新的窗户。引力波是大质量黑洞或中子星碰撞时产生的涟漪。现在,研究人员已经在计划更大、更灵敏的探测器。而且,美欧之间的竞争已经初露端倪,美国科学家提出建造更大的探测器,而欧洲研究人员则在追求更激进的设计。  “目前,我们只捕捉到最罕见、最响亮的事件,但在宇宙中还有更多的声音。”美国加州州立大学天体物理学家Jocelyn Read说。加州理工学院物理学家David Reitze也表示,物理学家希望新的探测器能在21世纪30年代运行,这意味着他们必须现在就开始计划。“引力波的发现已经吸引了全世界的目光,所以现在是思考接下来会发生什么的好时机。”  目前的探测器都是L形的仪器,叫做干涉仪。激光在悬挂在每条臂的两端的镜子之间反射,有些光线会漏出来,在L形臂的弯处会合。在那里,光的干涉方式取决于臂的相对长度。通过监测这种干扰,物理学家可以发现通过的引力波,这种引力波会使臂的相关数值产生不同程度的变化。  因此,为了探测空间的微小拉伸,干涉仪的臂必须很长。发现了第一个引力波的位于路易斯安那州和华盛顿州的激光干涉仪引力波天文台(LIGO),臂长达4公里。位于意大利的Virgo探测器有3公里长的臂。  现在,研究人员现在想要一种灵敏度比现有设备高10倍的探测器。它能发现可观测宇宙中所有的黑洞合并,甚至可以追溯到第一批恒星出现之前,从而寻找大爆炸中形成的原始黑洞。它还应该能发现数百个“千新星”,揭示中子星超密度物质的本质。  美国科学家对新探测器的愿景很简单。“我们只想把它做得非常非常大。”Read说。Read正在帮助设计“宇宙探索者”—— 一个臂长40公里的干涉仪,本质上是一个放大了10倍的LIGO。  指导了LIGO建设的加州理工学院物理学家Barry Barish说,这种批量设计可能使美国能够负担得起多个分离的探测器,这将有助于新设备像现在的LIGO和Virgo一样精确定位天空中的事件源。  但安置这样巨大仪器可能很棘手。40公里的臂必须是直的,但地球是圆的。如果L形的弯道位于地面上,那么干涉仪的末端可能必须放在30米高的护堤上。因此,美国研究人员希望找到一个碗状区域,以便容纳这种结构。  相比之下,欧洲物理学家设想了一个地下引力波天文台,称为爱因斯坦望远镜(ET)。意大利国家核物理研究所物理学家、ET指导委员会联合主席Michele Punturo说:“我们想要实现一个能够在50年内承载(探测器)所有进化的基础设施。”  ET将由多个V形干涉仪组成,臂长10公里,排列在一个深埋地下的等边三角形中,以帮助屏蔽振动。借助指向三个方向的干涉仪,ET可以确定引力波的偏振度,帮助科学家在天空中定位引力波的来源,并探测引力波的基本性质。  Punturo表示,ET预计耗资17亿欧元,包括用于隧道和基础设施的9亿欧元。研究人员正在考虑两个地点,一个靠近比利时、德国和荷兰的交汇处,另一个在撒丁岛。相关计划正在等待审议。  美国的提议则不那么成熟。研究人员希望美国国家科学基金会提供6500万美元用于设计工作,这样就可以在本世纪20年代中期对这台价值10亿美元的机器做出决定。但物理学家们都希望这两台新设备能在2030年代中期启动。
  • 第五届进博会岛津元宇宙直播全纪录:以科技创新,铸百年匠心
    2022年11月5日-10日,第五届中国国际进口博览会(以下简称“进博会”)在上海国家会展中心隆重召开。在本次进博会上,岛津以ALL SHIMADZU FOR ONE SOCIETY的核心概念亮相。从1875年成立于日本京都之始,岛津始终秉承“以科学技术为社会做贡献”的公司宗旨,“实现‘为了人类和地球健康’的愿望”的经营理念而开展事业活动。在本次进博会上,岛津分别展示了分析测试仪器、医疗器械、环境监测仪器,产业机械的相关产品,希望可以为“人类健康”、“安心安全的社会”、“产业发展”的可持续发展不断助力。在进博会期间,岛津除了在现场展示在大健康、高端医疗、绿色低碳以及融合了AI、IoT、机器人等前沿技术的创新产品和解决方案之外,在11月7日、8日,岛津还联合仪器信息网一起聚焦4大主题,举办为期2天的大型直播活动,向线下、线上的观众全方位、多角度展现岛津风采,让大家感受百年岛津的匠心传承,也将从另一个侧面展现岛津始终立足科技前沿,不断创新发展的全新面貌。两天活动中,不仅有岛津的新产品、新技术亮相,更有元宇宙风的硬核黑科技现场演示,为大家带来一场沉浸式体验!扫码二维码 回看直播那么本次直播活动中,四大主题活动有哪些亮点,下面跟着仪器信息网一起回顾下吧!立足中国市场,感受科技巨变直播伊始,岛津企业管理(中国)有限公司董事长丸山秀三先生做主题《以科技创新,铸百年匠心》开场致辞,深入介绍了岛津在科学仪器技术创新方面的重量级成果,及先进的仪器技术,以及岛津中国如何深入赋能“中国本土”科技创新,立足中国,服务中国,聚力推进产业升级。随后进行的云参观活动,在仪器信息网媒体中心张海蒙的引领下,线上线下观众一起突破科技次元壁,纵览岛津元宇宙。通过先进的XR技术,领略了岛津新科技的魅力。在云参观活动之后,通过岛津创业资料纪念馆短片及岛津企业管理(中国)有限公司人事总务部部长徐卫革题为《践行社会课题,感受岛津脉动》的主题报告,回顾了岛津百年发展之路,同时感受到了岛津在科技创新路上的勃勃生机。“元力”触达 新品盛启进博会历来都是众多全球新品的首发地、前沿技术的首选地、创新服务的首推地。在11月7日的直播中,岛津也为大家带来4场新品秀。分别是岛津Autonomous-Lab智能系统、智能眼镜、LCMS-2050液相色谱质谱联用仪、LCMS-9050 QTOF。岛津企业管理(中国)有限公司分析计测事业部市场部 姜啸龙《自主实验,AI解码:岛津未来实验室AUTONOMOUS-LAB亮相》岛津企业管理(中国)有限公司中国研发中心 裘浩栋《超越视界,智现未来:AR交互开创实验室体验新纪元》岛津企业管理(中国)有限公司分析计测事业部市场部 邓力《小巧入微,精准革新:解析小型液质新品LCMS-2050应用新领域》岛津企业管理(中国)有限公司分析计测事业部市场部 王荣荣《性能卓越,迅捷非凡:LCMS-9050 QTOF 踏“云”而来》融合:以新为态,服务中国一直以来,岛津立足中国,深耕本土数十载,岛津既推动全球领先创新落地中国,也积极推动来自本土的创新突破。在11月8日上午,进行的主题为“融合:以新为态 服务中国”的直播活动中,岛津企业管理(中国)有限公司分析计测事业部副事业部长李军波与仪器信息网编辑赵仪就岛津中国的DNA以及岛津创新合作等话题展开对话,分享了岛津依托本土创新、本土制造、与本地生态系统协同创新的故事。在对话环节之外的360度云参观活动,则带领大家一起走进岛津进博会展台,让更多观众了解岛津的全貌,以及在分析仪器、医疗器械等领域的创新发展。聚势:以人为本,科技赋能本次直播的最后一个主题则聚焦行业,带来了岛津在双碳、医疗、制药、环境领域的最新解决方案。岛津企业管理(中国)有限公司环境事业部 贺文利《打造绿色地球驱动引擎——岛津温室气体在线监测方案》岛津企业管理(中国)有限公司医疗事业部 翟骏《疫情下的检测利器——移动DR现场介绍》岛津企业管理(中国)有限公司分析计测事业部市场部 吴国华《呵护人类健康——岛津医药行业整体解决方案》岛津企业管理(中国)有限公司分析计测事业部分析中心 樊洪玉《捍卫地球健康——岛津环境空气中挥发性有机物监测方案》
  • 欧几里得空间望远镜传回首张宇宙图像
    近日,欧洲空间局(ESA)发布了欧几里得空间望远镜拍摄的第一张测试图像。图像中的恒星和星系闪闪发光,清晰可见,标志着这个新的空间望远镜正在开启绘制深空地图的艰巨任务。欧几里得空间望远镜于7月1日,搭乘美国太空探索技术公司“猎鹰9”火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地升空。在约一个月后到达最终轨道,这里到地球的距离大约是月球到地球距离的4倍。在欧几里得空间望远镜驶向目的地的过程中,地球上的研究人员就已经启动并校准其搭载的两台相机,并获得了首批图像。传回的图像显示,这两台相机都能按预期工作,在可见光和红外光下凝视宇宙。这些图像显示的天球面积约为满月面积的1/4,但在为期6年的任务中,欧几里得空间望远镜将观测约30万倍大的区域,覆盖整个天球面积的1/3。“目前测试图像只包含了几个星系,在完全校准后,欧几里得空间望远镜最终将观测100亿光年范围内的数十亿个星系,以创建迄今最大、最精确的宇宙3D地图。”ESA欧几里得项目管理者Giuseppe Racca说。仪器完全校准预计需要几个月的时间,之后欧几里得空间望远镜将开始绘制地图。最终目标是弄清物质在宇宙中的分布,测量它是如何聚集和移动的,这将使科学家获得对暗物质和暗能量本质前所未有的了解。
  • “全息干涉仪”让宇宙探测跨进量子级
    引力波模拟图  据近日美国《基督教科学箴言报》在线版文章称,德国引力波探测器GEO 600的一项奇怪发现,不但可能冲击现有宇宙理论,还引发美国费米国家实验室的科学家们开始建造一个“全息干涉仪”,将探测深入到“普朗克长度”,以便更进一步观察宇宙的时空结构及这一结构中的波动――引力波。  引力波被称为“爱因斯坦广义相对论中最后一个尚未被证明是对的组成部分”,新探测仪器的出现有可能使人们直接观测到时间的不连续性,亦将带领人们发掘宇宙起源最深处的奥秘。  激光干涉追寻时空波纹  引力波其实是爱因斯坦对于万有引力本质的理解。他认为引力场有一种跟电磁波一样的波动,是为引力波。而引力波表现为时空曲率的扰动,以行进波的形式向外传递,其传播速度等于光速。  按道理,引力波存在且无处不在,深空中的突变性事件,如超新星爆发、黑洞形成、大型天体相撞这些过程,都能辐射出较强引力波。但事实上,以往在地球上进行的引力波直接搜寻的所有努力都以失败告终。其原因在于,波动虽能造成地球上各处相对距离的变动,但当它们到达地球的时候已经变得非常弱了,对于地球上最先进的引力波探测器来说,其变动的数量级小于一颗质子直径的千分之一。因而尽管引力波毫不模糊且被公认,却一直只能是广义相对论的预言。  但科学家们可不满足于这一点。于是,基于激光干涉原理的引力波探测器被建造出来。这一类型的探测器通过测量两条激光束相遇时所形成的干涉图像的变化来探测引力波,干涉图像依赖于激光束的传播距离,当引力波穿过时激光束的传播距离会相应变化。  因为目标是非常微弱的信号,引力波探测器的敏感度需达到几乎难以想象的程度。以德国引力波探测器GEO 600来讲,其对距离上极微小的变化都非常敏锐,甚至可探测到日地距离所发生的原子半径级别的变化。不过,这种激光干涉计的探测器灵敏度要与激光传播的距离成比例的话,一般来讲其尺寸都非常可观。  “奇怪波动”挑战现有认知  德国的GEO 600并不是新产物了,其已默默工作有些时日。然而,在近期利用其搜寻引力波的过程中,物理学家偶然发现了令人迷惑的现象――这一高科技设备虽然还没有找到引力波存在的证据,但却发现了大量的噪音。  这就有必要简单描述一下这类探测器的工作过程。以GEO 600为例,其要实现功能,需要发射一束激光穿过600米的隧道,再将激光分裂成两束,经过反射的一束以及未经反射的一束均进入干涉仪。当引力波经过这部分空间的时候,两束激光之间的微小位移将会由干涉仪进行探测。即便这种距离的变化非常之微妙,但如果引力波探测器有结果,那就很可能是引力波通过时引起的。  而今GEO 600的“噪音”让研究人员无从解释,在剔除了所有人为因素的影响之后仍不得要领,他们于是向费米实验室的科学家克雷格・ 霍根寻求帮助,希望他利用量子力学上的专业知识帮助阐明这一不规则的噪音。  霍根反馈的意见让人震撼又迷惑。他说:“看上去GEO 600受到了时空微观量子级别的冲击。”换句话说,GEO 600探测到的并不是来自什么噪音源,而是时空本身发生的量子级别波动。  这一看法的深层意义在于:根据爱因斯坦对宇宙的认知,时空应该是连续平滑的,而照霍根的结论推测时空实际上是不连续的,是由一系列量子点组成。其直指爱因斯坦的理论需要修正。  全新探测器进入量子尺度  量子力学的测不准原理意味着一些基本量度如长度和时间具有测不准性。而测不准的程度由普朗克常数确定,该常数可以定出最小长度量子――“普朗克长度”,比其更短的长度是没有意义的。  现在,要证明“奇怪波动”的来源,研究人员就需要深入到“普朗克长度”――10-35米进行探测,而GEO 600实验中探测到的噪音尺度不到10-15米。因此需要提升引力波探测仪的分辨率,这导致了“全息干涉仪”的产生。  “全息干涉仪”是利用全息照相的方法来进行干涉计量,其与一般光学干涉检测方法很相似,但获得相干光的方式不同。光学干涉检测方法获得相干光的方式如前所述,一般是将同一束光的振幅分为两个部分,但全息干涉计量术则是将同一束光在不同时间的波前来进行干涉,可以看作是一种波前的时间分割法。这就使相干光束由同一光学系统所产生,可以消除系统误差。  霍根认为,GEO 600在其尺度上发现的噪音是由于宇宙“视界”(天文学中黑洞的边界,在此边界以内的光无法逃离)的全息投射造成的。霍根比喻说,这就像一张图片越放大就会越模糊甚至像素化,宇宙“视界”投射其实发生在普朗克尺度中,所以在我们所身处的时空尺度上,这一投射发生了模糊。  而要验证霍根的结论,目前最值得依赖的就是这台“全息干涉仪”。其现正由费米实验室全力打造,它必将比GEO 600探测到更小的尺度,从而进入到量子尺度。如果霍根的看法是正确的,探测器将能探测到时空结构中的量子噪声,给我们现有对宇宙的认知带来巨大的冲击。
  • 广西举行辐射监测机构2023年度仪器对宇宙射线响应测量及比对活动
    广西辐射站根据自治区生态环境厅统一部署,于7月4日在南宁组织开展了全区辐射监测机构2023年度仪器对宇宙射线响应测量及比对活动,活动以“党建引领强业务 技术交流促发展”为主题,旨在提升全区辐射环境监测队伍能力素质。开展仪器对宇宙射线响应测量及比对,能评估宇宙射线对环境辐射剂量率的影响和贡献,确保环境辐射剂量率监测结果的准确性和科学性。广西辐射站专家就宇宙射线、环境伽马辐射剂量率仪相关知识进行了培训,随后开展了仪器对宇宙射线响应测量和仪器现场比对活动,专家详细介绍了仪器对宇宙射线响应测量的场地选址和基本要求,并就如何开展仪器比对、怎么判断仪器的稳定性等作了详细的解答,强调辐射环境监测应严格按照监测技术规范,坚持实事求是的原则,确保监测数据的真、准、全。据悉,活动共邀请来自全区11家辐射监测机构的40余名技术人员参加,涵盖了生态环境、卫生、地矿、核电、社会机构等。通过本次活动,规范了全区辐射监测机构的监测技术标准,推动了全区辐射环境监测能力的整体提升。下一步,广西辐射站将充分发挥全区辐射环境监测领域的带头作用,坚持高标准、严要求、实举措,持续做好辐射环境监测技术帮扶,推动全区辐射环境监测队伍能力不断提升,共同筑牢广西核与辐射安全屏障,以实际行动落实好主题教育的总要求。
  • 引力波宇宙太极实验室于近日落户杭州
    4月19日,国科大杭州高等研究院引力波宇宙太极实验室(杭州)暨浙江省引力波精密测量重点实验室(培育)日前正式揭牌,标志着空间引力波探测太极计划的核心支撑平台正式落户浙江杭州。  引力波是物质和能量的剧烈运动和变化所产生的一种物质波,它可以对黑洞等暗弱或不可见天体和宇宙起源开展研究。据介绍,掌握引力波探测的第一手数据,对于支撑中国在引力波物理、引力波天文学和宇宙学等研究上取得突破,抢占国际引力波研究的制高点至关重要。  2019年,“太极一号”卫星发射成功,迈出了中国空间引力波探测第一步。据悉,为实现2033年前发射太极三星、率先取得空间引力波探测突破的目标,中国科学院提出了太极计划发展三步走战略规划(下称太极计划)。  作为中科院体系在浙江杭州的一脉分支,国科大杭州高等研究院负责建设引力波宇宙太极实验室(杭州)(下称太极实验室),该实验室将重点服务太极计划,为太极计划提供科学、技术和管理等支撑。  目前,太极实验室已经得到中科院战略先导A类项目、国家自然科学基金重大项目以及国家重点研发计划项目的支持,并在2020年进入“浙江省引力波精密测量重点实验室(培育)”序列。  太极实验室副主任罗子任介绍,实验室的主要任务是针对空间引力波探测关键技术开展地面研究。其具体目标是在空间引力波探测需求牵引下,通过地面研究,完成空间引力波探测总体方案设计与优化论证 在空间引力波探测关键技术方面取得重大突破,为下一步空间引力波探测工程实施奠定重要技术支撑。  “空间引力波探测作为目前国际最尖端、最前沿的科学技术,有着广泛、深刻的应用前景,实验室的建立,将为浙江的经济、社会发展,特别是基础研究应用方面作出应有的贡献。”太极计划首席科学家、国科大学术副校长、太极实验室主任吴岳良说。
  • 暗能量光谱仪创建迄今最大宇宙3D地图
    DESI的宇宙3D“CT扫描”图。地球在左下角,每个彩色点代表一个星系,而星系又由1千亿到1万亿颗恒星组成。图片来源: D. Schlegel/伯克利实验室使用DESI的数据制作 美国暗能量光谱仪(DESI)项目打破了之前所有3D星系调查的纪录,在完成前7个月的调查后,创建了有史以来最大、最详细的宇宙地图。这张极其详细的3D地图将有助于更好地了解暗能量及宇宙的过去和未来。调查使用的技术和取得的成就也将帮助科学家们揭示宇宙中最强大光源的秘密。  美国伯克利实验室科学家朱利安盖伊说:“在3D地图的星系分布中,存在巨大的星团、细丝和空隙。它们是宇宙中最大的结构。但在其中,你会发现早期宇宙的印记,以及从那时起它的膨胀历史。”  完成调查任务需要收集覆盖整个天空三分之一以上的数百万个星系的详细色谱图像。通过将来自每个星系的光分解成它的光谱,DESI可确定光已经红移了多少,正是这些红移让DESI看到了天空的深度。  一般来说,一个星系的光谱红移越多,它就越远。借助3D宇宙地图,物理学家可绘制星系团和超星系团的图表。这些结构带有它们最初形成的回声,当时它们只是婴儿宇宙中的涟漪。通过梳理这些回声,物理学家可使用DESI的数据来确定宇宙的膨胀历史。膨胀历史与整个宇宙的命运息息相关。  与此同时,DESI已在推动人们对超过100亿年前的遥远过去的理解取得突破。  美国亚利桑那大学正在使用DESI数据了解小星系中中等质量黑洞的行为。在大型星系中,活动星系核是已知宇宙中最亮的天体之一。但在较小的星系中,活动星系核可能更微弱,更难与新生恒星区分开来。DESI拍摄的光谱可帮助解决这个问题,它在天空中的广泛覆盖范围将产生比以往更多的关于小星系核心的信息。反过来,这些核心将为科学家们提供有关在早期宇宙中如何形成明亮活动星系核的线索。  英国杜伦大学则使用DESI数据了解类星体本身的演化。人们认为,类星体开始时被一层尘埃包围,这使得它们发出的光变红,就像太阳穿过阴霾一样。随着年龄的增长,它们会驱散这些灰尘并变得更蓝。但由于缺乏关于红色类星体的数据,很难检验这一理论。DESI正在改变这一点,发现的类星体比以往任何一次调查都多,最终调查数据中预计有240万个类星体。  目前,DESI项目已对超过750万个星系进行了编目,并且还在以每月超过100万个的速度增加。仅在2021年11月,DESI就对来自250万个星系的红移进行了编目。到2026年运行结束时,DESI的目录中预计将拥有超过3500万个星系,从而能进行各种各样的宇宙学和天体物理学研究。
  • 德国研制可探测宇宙射线小型太赫兹激光仪
    新华社柏林电 德国两家科研机构2010年5月28日报告说,它们合作开发出一种可探测宇宙射线的小型太赫兹激光仪,由于重量轻,该设备可以在科研用飞机上使用,从而方便科学家研究宇宙奥秘。  德国航空航天中心与保罗・ 德鲁德固体电子研究所在一份新闻公报中说,科学家常常借助先进的波谱学方法研究宇宙中的各种微粒,由此探寻恒星和行星演变的来龙去脉。这些微粒发射出的射线常常在0.3到10太赫兹的频率范围内,介于微波和红外线之间。科学家尤其对包含众多信息的4.7太赫兹左右的射线感兴趣,但这些射线会被地球大气层吸收,因此在地面无法测量到,需要将有关设备运到高空进行探测。  德国新研制的这种太赫兹激光仪输入功率只有240瓦,总重量仅15千克,设备核心部件是一个只有几毫米大小的量子级联激光器。
  • 上半年新成立基金4683只 主要投向元宇宙、碳中和、预制菜等新兴领域
    近日,投中数据公布今年上半年VC/PE报告,总体来看,募资机构活跃度降低早期投资数量占比超两成,较为突出的特征在于,新设基金规模再度走低,单笔募资规模在此状况下大幅下滑,为2019年以来新低。此外,VC投资市场占有率急剧增加,但也跟上半年多地区出行政策的限制有关,分析称,由于项目的接连亏损,使得中晚期项目募资尤为艰难,资本也开始愈发谨慎,更倾向于去发现及出手更早期的产品及项目。募资市场4、5月份活跃度骤降上半年,创投领域募资市场波澜起伏,仅从数据来看,不少指标已经超过往年极值,且成下滑趋势,这在新基金的募发上体现的较为突出。近日,投中数据公布上半年VC/PE市场募资行情,统计显示,2022上半年新成立基金4683只,同比2021年上半年增加33%,而募集规模仅为2282亿美元,同比小幅下降;而纵观2019年以来的数据,上半年单笔募资规模在此状况下大幅下滑,降至谷底。不过,募资不利与上半年的疫情有关,4~5月份的募资市场活跃度骤降,其中4月单月新成立基金数量1525只,认缴规模仅114亿美元,认缴规模下降幅度超过50%。相比于受疫情影响明显的区域,部分沿海城市的募资热情则更为高涨,投中数据统计显示,以工商注册地进行分类,上半年浙江、广东、江苏新成立基金位居全国前三位,新设基金数量分别为797只、519只、394只,新基金设立地区阶梯式差距角度更为陡峭。与此同时,在细分区域出现募资不畅的情况下,上游母基金则募资火爆,记者发现,2022上半年共有2045家机构参与基金新设,而其中有超七成机构选择设立1只基金,不到三成机构设立多只基金;据不完全统计,1-6月全国引导基金及母基金合计数量近百只。早期火热,元宇宙、碳中和持续吸金募资活跃度虽然不比历史同期,但就业界投资关注来看,热门赛道依然受宠,特别是“元宇宙”、“碳中和”等新兴领域持续火热,今年又增新成员“预制菜”,被很多新基金重点关注。广东在今年上半年发了一只“巨无霸”基金,即天河区元宇宙联合投资基金,基金规模超200亿元,主要投向元宇宙产业。据了解,硬件端向来是变现路径最顺畅的投资板块之一,元宇宙故事能否讲得圆满,首先取决于VR/AR设备能否完成拟真与沉浸的任务,进而作为现实与虚拟世界接口,成为元宇宙产业链的一环。头部机构在热门赛道中表现尤为活跃,2022上半年,在热门赛道细分投资方下, 共计1645家投资主体参与半导体芯片、生物医药、高端制造等热门赛道融资,其中包含229家250强机构参与在内,14%的头部机构在热门领域中出手次数均在三成及以上。细分热门赛道中,芯片领域项目门槛较高,活跃机构多为相关领域或投资专注于芯片方向的机构。红杉中国、高瓴创投、深创投等更青睐于生物医药、高端制造及芯片领域相关项目。另据投中数据统计,今年上半年,创投市场再度出现早期热,2022上半年,PE、VC及更早期的天使投资的投资数量占比分别为16%、62%、22%,其中早期投资与前两年相比大幅提升。从投资规模来看,早期及VC投资规模比重显著增加,但交易均值持续走低。可见,通过整体走势不难发现,市场正逐渐被VC占领,机构资金愈发分散。不过,同整体的投资倾向度热衷元宇宙、碳中和等赛道不同,早期投资则更加关注生物医药、硬科技等方面,虽然也有交叉,但就风格来看,依然是追求小而美的早期投资策略。
  • 上海新漫公司和群星集团公司共同完成首单 两台超低本底液体闪烁谱仪的交付任务
    超低本底液闪谱仪是低水平放射性测量实验室的必备设备,主要用于环境样品(如水, 空气, 土壤,动物以及植物)中的低水平的3H、14C等放射性核素含量的定量测定,也可用于其他&alpha 核素和&beta 核素的测量,广泛应用于核电站、核能设施、环境保护、教育、科研、水文地质、食品科学、考古断代和远洋考察等领域。 上海新漫公司研发出超低本底液闪谱仪---LSA3000。其技术性能和指标参数跻身于国际先进的超低水平液闪谱仪行列。LSA3000独有的三相两两符合(TDCR)技术带来的绝对测量功能,为LSA3000开发除3H、14C测量之外的其他核素探测功能提供了可能。 2015年05月,上海新漫与群星集团共同完成两台LSA3000超低本底液闪谱仪安装、调试和验收工作,LSA3000完全满足超低本底液闪谱仪的招标技术指标要求,两台仪器已正常运行于核与辐射安全中心的低水平放射性实验室。 以下为设备交付现场和验收合格的图片:
  • 登陆岛津“元宇宙”,尽享进博会现场直击!
    2022年11月5日至11月10日,岛津将继续以ALL SHIMADZU for ONE SOCIETY的核心概念,亮相第五届进博会!本次展会上,岛津将初次用XR技术去打破空间和时间的边界,除了带来岛津在大健康,高端医疗,绿色低碳等方面的高端技术和产品服务之外,还将展示融合了 AI、loT、机器人等前沿技术的创新产品和解决方案。🛸登陆地点:8.1B1-04@上海国家会展中心11月7日-8日,岛津携手仪器信息网,采用线上线下同步直播的形式,带领大家一探岛津元宇宙,多维感知数实融合的无界世界!【点击报名,精彩抢先知】请查收登陆岛津元宇宙邀请函!直播场次预告:🟦11月7日上午10:00 以科技创新,铸百年匠心——岛津CIIE元宇宙图景直击🟦11月7日下午14:00“元力”触达,新品盛启——岛津重磅新品来袭🟦11月8日上午10:00融合:以新为态,服务中国——岛津本土化战略及展台360°云参观🟦11月8日下午14:00聚势:以人为本,科技赋能——岛津行业解决方案介绍点击图片👇免费报名预约活动~
  • 上海天文台等在弱引力透镜宇宙学研究中获进展
    近期,中国科学院上海天文台陕欢源课题组和上海交通大学物理与天文学院张鹏杰课题组合作,基于目前国际上最先进的千平方度巡天(Kilo-Degree Survey,KiDS)数据和Planck卫星宇宙微波背景辐射弱引力透镜(CMB lensing)数据,探究了利用二者的交叉关联限制宇宙学,并首次在这一结果中完整考虑扣除来自星系内秉指向性(intrinsic alignment,IA)带来的污染。5月16日,相关研究成果发表在《天文学与天体物理学》(Astronomy & Astrophysics)上。弱引力透镜是暗物质宇宙演化的唯一无偏探针,在限制宇宙学、大尺度结构演化、暗能量模型等方面具有其他观测手段无法替代的优势。弱引力透镜描述了光线因相对论效应在弱引力场中产生偏折,而对应光源即会在观测者眼中发生形变而偏离原本形状。通过对这一形变效应的观测,即可推测出光源和观测者之间的引力场分布或物质分布,从而更深入地理解宇宙成分性质和宇宙大尺度结构的演化规律(图1)。天文学家认为,使用星系形状因弱引力透镜的形变(剪切场,shear)和CMB光子因弱引力透镜的形变(汇聚场,convergence)的交叉关联,可以有效避免一些系统误差的影响,更好地提取出宇宙学信息。这一交叉关联自2015年首次被观测到以来,已被多项研究工作使用不同数据得以验证。然而,这一信号的处理仍存在一些简单的假设,而这些假设在未来的观测中可能会被打破。上海天文台博士姚骥提出,星系内秉指向性IA即星系在被弱引力透镜扭曲之前的形状,对这一交叉关联信号的影响一般均基于一些假设,而这些假设的正确性值得更深入探讨。本研究总结了过去八年对这一信号所有的处理方法(图2),其中忽略IA的处理方法以橙色线段标注,考虑了IA的影响但对IA的模型和参数进行了很强的假设的工作以绿色线段标注。为了弥补这方面探索的缺失,研究利用星系内秉指向性和弱引力透镜信号在光路上是否具有对称性这一特征,使用自修正的方法分离并扣除KiDS数据中星系内秉指向性(IA)的影响,并验证了IA导致的这一系统误差在如今的数据中已拥有一定的影响,约合0.5σ,超出无偏宇宙学0.31σ的要求。而这一影响在即将到来的第四代弱引力透镜巡天中将会随着统计误差的缩小而极速放大。本研究所使用的全新的IA自修正方法是在弱引力透镜宇宙学的首次应用。这一新方法为宇宙学研究提供了除模型拟合、模拟数据验证等传统的手段之外,直接从测光巡天数据中提取IA并消除其宇宙学影响的方法,也是目前唯一基于对称性的IA修正手段。研究显示,通过大量的基于模拟数据和观测数据的自洽性检验,自修正方法能够很好的减少IA对宇宙学信号的污染,且通过打破简并现象,保持了观测对宇宙学的限制力。上海天文台研究员陕欢源表示,本研究的重要意义体现在通过大量验证、完善了扣除方法的方式对IA进行了更为翔实的研究,同时本研究使用了独立于其他方法的、全新的自修正扣除方法,首次在测光巡天数据中从对称性的角度提取并扣除IA污染。这种全新的扣除方法也可以扩展到许多其他宇宙学研究上。陕欢源还补充道,本次从星表到宇宙学的研究,在工程实现方面也具有重要意义,期望后续在我国自主研发的空间站工程巡天望远镜(CSST)上开展相关的应用研究。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。图1.弱引力透镜示意图。左上角的星系发出的光线如果沿蓝色直线传播到望远镜处被我们观察到,则呈现出左下蓝色框中的图景。而实际上光线的传播会被途经的物质的(中上部)引力场所扭曲,以黄色光路传播。对应地,观测到的星系形状也会呈现相应的扭曲,如右下黄色框中所示。从蓝色框到黄色框中星系图像发生的形变,可以用来研究光路经过的物质分布。图2.使用IA自修正方法与之前结果获得的引力透镜幅度的对比(幅度为1表示和Planck宇宙学吻合)。本研究的三个主要结果:使用IA自修正方法扣除IA、完全忽略IA的存在、不使用IA自修正也不对IA进行强的假设,在图中以蓝色呈现。本研究中和IA的物理本质无关的一些对数据、模型、处理方式的选择所造成的差异,以红色呈现。对之前工作的总结以橙色(忽略IA)和绿色(对IA有强假设)呈现,其中橙色做法对应蓝色“ignore IA”,未能扣除IA的污染,绿色做法如果不对IA进行强假设,则误差棒会像蓝色“IA w/o SC”的情况一样显著增大。
  • 美研发暗能量光谱仪器 把宇宙做成3D地图
    美国能源部批准了由密歇根大学牵头的构建3D宇宙地图的项目,而该项目将借助一个巨大的仪器——暗能量光谱仪,来进行3D地图的创建。该项目主要是为了能够更好地理解已知的宇宙,而在暗能量光谱仪的帮助下,我们便能够更进一步地探索浩瀚而神秘的宇宙。  暗能量光谱仪将会捕捉3000万个星系和类星体的图像以创建一个3D地图,这幅地图能够帮助科学家探索远在100亿光年以外的星系。这个项目由密歇根大学牵头展开,而他们正试图了解暗能量这种在宇宙形成之初就存在的力量。“DESI(暗能量光谱仪)能够帮助我们理解宇宙的结构,”密歇根大学物理学教授Gregory Tarlé说道。暗能量光谱仪将测量数以百万计的星系和类星体的红移数据(红移的现象主要用于天体的移动及规律的预测上),以确定观测天体的年龄,一般来说,红移越大,观测天体的年龄就越长。  另外,暗能量光谱仪还负责测量天体的光谱信息,还测量天体的温度模式和变化,试图根据这些数据还原出更早的宇宙图像。暗能量光谱仪项目由200名物理学家和天文学家组成,而暗能量光谱仪将会在2019年启动并运行。如果对该项目有兴趣的话,可以点击这里浏览他们的官方网站。
  • 中科院电镜技术联盟大会首次在元宇宙成功举办
    2022年12月21-24日,中国科学院电镜技术联盟2022年度技术交流大会首次在线上元宇宙空间成功举行。本次会议由中科院电镜技术联盟、中国生物物理学会主办,中科院生物物理研究所承办,国仪量子(合肥)技术有限公司协办,国内外300余位电镜技术与生命科学相关领域的专家学者参会,大会在元宇宙平台、腾讯会议等流媒体平台累计观看量达2560人次。中国科学院电镜技术联盟理事长白雪冬研究员致开幕辞中国科学院电镜技术联盟是由中科院条财局倡议发起,是为合作开展电镜技术交流、培养电镜技术队伍而组成的科研院所合作组织,现有10家发展电镜技术的成员单位,旨在促进和推动电镜技术的交流和发展。联盟每年举办一次技术交流大会,本届大会在国仪量子协办下,创新采用元宇宙形式举行,别开生面,取得圆满成功。生命科学是一门研究生命现象、特征和规律的学科,对提升人类生活质量,推动社会发展具有重大意义。各类先进的科学仪器则是生命科学研究得以有序推进的基础,从给新冠病毒照相到解析生物蛋白结构,从病理学研究到抗癌靶向药的设计,生命科学前进的每一步都离不开电镜技术的发展。元宇宙大会现场为了向大众科普传播电子显微技术在生命科学研究中的应用,大会举行了媒体开放日活动。本届大会主席、中科院生物物理研究所孙飞研究员带来了《给你一把打开微观生命世界的钥匙》主题报告,在报告中,孙飞研究员从我们在宇宙中的坐标切入,引人思考“生命为何如此精彩”;从生命系统的构造,深入细胞这一生命基本组成单元,巧妙引出电镜技术对生命科学领域的重要价值,带领观众领略了电子显微镜下奇妙的微观生命世界;国仪量子教育事业部王丁俐老师从科普教育角度出发,进行了《电镜里的奇妙物语——看到看不到的世界》专题分享,通过“玫瑰花瓣效应”、鲨鱼皮盾鳞结构、北极熊保温之谜等生动案例,介绍了国仪量子以扫描电子显微镜等高端科研级仪器设备为主要载体的微观探究创新实验室,学生在揭秘蝴蝶翅膀色彩之谜、医用敷料研发任务、校园花粉刑侦之旅、光催化之光等趣味课程中,强化实验动手能力,激发科学探索热情。中国科学院生物物理研究所孙飞作科普报告国仪量子教育事业部王丁俐作科普报告在为期四天的学术会议中,一个别开生面的元宇宙大会完美呈现。以“电镜技术与生命科学”为主题,本届大会涵盖了冷冻电镜技术和应用、电镜样品制备技术和创新、电镜设备功能开发等多个子主题。300位专家济济一堂,共同探讨电镜技术与生命科学领域的前沿进展,分享和交流了40多场精彩纷呈的学术报告,一场大咖云集的元宇宙学术盛宴震撼上演。近年来,以国仪量子为代表的电镜新势力快速崛起,引领了中国电镜产业蓬勃发展的全新局面。本次交流会不仅促进了国内电镜领域(特别是生命科学方向)同行之间的研究、技术、方法与管理经验的交流与学习,而且成功探索了一种新型学术会议交流形式,也成为中科院电镜技术联盟在产学研联动方面的有益探索,会为将来的学术交流注入新的活力。
  • 我国科学家发现宇宙中锂丰度最高恒星
    p style="text-align: justify " 8月7日,国际期刊《自然-天文》(Nature Astronomy)在线发表我国天文学家的一项重大发现,以中国科学院国家天文台科研人员为首的团队依托大科学装置郭守敬望远镜(LAMOST)发现一颗奇特天体,它的锂元素含量约是同类天体的3000倍,这是目前人类已知锂元素丰度最高的恒星。/pp style="text-align: justify " 锂元素是连接宇宙大爆炸、星际物质和恒星的关键元素,一直以来它在宇宙和恒星中的演化都是天文领域的重要课题,然而当代天文学对锂元素的理解还具有很大局限性。富含锂元素的巨星十分稀有,但在揭示锂元素起源和演化上却具有重要意义。遗憾的是,过去30余年天文学家只发现极少量此类天体。/pp style="text-align: justify " 随着LAMOST落成和巡天计划的开展,其海量恒星光谱观测能力在天文基础研究中逐渐发力,在此次科学发现中发挥了至关重要的作用。这颗新发现的富锂恒星来自于银河系中心附近的蛇夫座方向,位于银河系盘面以北,距离地球约4500光年。国家天文台博士闫宏亮、研究员赵刚、研究员施建荣等人在取得这一重要发现的同时,与来自中国原子能科学研究院、北京师范大学等院所高校的科学家合作,对这颗奇特恒星开展了深入研究。他们发现,这颗恒星的锂元素很可能来自恒星内部的一种特殊的物质交换过程,并结合美国自动行星搜寻者望远镜(APF)的高分辨率光谱和中国原子能科学研究院最新的原子数据,通过模拟再现其内部经历的变化,从而对这颗恒星的锂元素丰度给出合理的解释。/pp style="text-align: justify " 这一发现改变了人类对天体中锂元素的认知,将国际上锂含量观测极限提高了一倍。同时,这项研究在理论上对锂元素合成和现有恒星演化理论提出了独树一帜的新观点。/pp style="text-align: justify "这一成果是我国大型科学装置在前沿基础学科取得突破性进展的又一实例,也是基础研究领域跨学科深入推进合作研究的一次成功尝试。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/0fb28454-0dc0-4576-8c93-25c1029d103a.jpg" title="W020180807334117869880.jpg"//pp style="text-align: left "LAMOST发现富锂巨星示意图。图中巨大火球是新发现恒星的示意图,它从白色圆形区域的星场中被发现。左下角展示的是这颗恒星由LAMOST所拍摄的光谱。背景是这颗恒星附近区域的真实银河照片。(绘图:《中国国家天文》)/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/44939446-b246-48b6-a9be-80e6b0f0942e.jpg" title="W020180807334117993880.jpg"//pp style="text-align: center "富锂巨星与太阳对比的想象图(图片来源:NASA Goddard Space Flight Center)/ppbr//p
  • 北京辐射安全中心2000万采购监测仪器
    日 期:2011年12月31日 招标编号:0701-114150160302  中技国际招标公司(以下简称“招标代理机构”)受北京市辐射安全技术中心(以下简称“招标人”)委托,就利用其财政资金的“辐射环境应急监测仪器购置项目”进行国内公开招标。现邀请合格投标人就下列服务和货物提交密封投标。  1、招标内容:包号品目号货物名称数量(台/套)简要技术要求分包控制金额(人民币万元)11-1反康低本底高纯锗γ谱仪1反康模式下的积分总本底(40 keV ~ 2 MeV): ≤ 0.5 cps;可同步获取反康普顿前后的谱图7751-2反宇宙射线超低本底高纯锗γ谱仪1HPGe测器相对探测效率:大于175%;系统积分本底(50keV~2000keV): 10 min-1。1-3液闪谱仪1能量范围:α:4~8MeV,β:0~2MeV;优质因子(E2/B):3H:>1800(8mL水,20mL防氚渗透塑料瓶),14C:>15000(3ml苯,20mL低40K瓶);可自动测量不少于60个样品22-1累积剂量自动测量系统1测量数量:一次可以测量不少于200个热释光剂量卡;5212-2大流量气溶胶采样器2无碳刷,最大流量150m3/h2-3空气碳-14采样装置1液体鼓泡法采集空气中14C2-4生物中C-14前处理装置1可一次处理至少6个样品2-5a样品前处理装置1可一次处理至少6个样品2-6空气氚采样仪1全天候快速采样,可移动采样2-7环境级剂量率仪2至少涵盖20keV~3MeV能量范围2-8水中氚浓集装置1可一次处理至少20个样品2-9氡及氡子体测量装置1至少0.01-20000Bq/m32-10氡析出率测量装置1PIPS探测器,能量分辨率:不超过20keV (FWHM)33-1电感耦合等离子质谱仪1高分辨,测量元素质量范围:2-260amu6693-2微波消解装置1最大有机样品称样量:≥15g;3-3酸纯化装置2出酸量:400mL/12h3-4超纯水1以自来水为进水,连续生产实验室I级水和II级水。3-5离心机1最高转速不低于20,000r/min3-6超声波破碎1秒冲激发装置独立开关,1-10秒可调交货期合同签订后120天内交货地点/项目现场北京市海淀区万柳中路5号质量保证期仪器设备调试验收合格后24个月是否接受进口产品本项目所有品目均通过财政进口产品论证,可以采购进口产品  注:本次招标,投标人必须以标为单位进行投标响应,须对本项目中所有内容给予响应,评标和合同授予也以标为单位。技术要求详见招标文件第三章。  本项目已获得审批,资金已落实。项目预算金额为人民币2184.18万元。  2、招标文件售价、文件出售时间、地点、联系方式、银行信息:  (1) 文件售价:人民币300元/包,如需邮寄,另加邮费50元,售后不退。  (2) 时 间:2011年12月31日至投标截止日期,每日上午8:30—11:30,下午1:30—4:30(节假日除外)。  (3) 地 点:北京市丰台区西三环中路90号通用技术大厦一层南大厅  (4) 联 系人:任 举  (5) 电 话:0086-10-63348310  (6) 收 款人:中技国际招标公司  (7) 开户银行:中国银行总行营业部  (8) 帐 号:778350010653  3、投标人资格要求:  (1) 在中华人民共和国境内合法注册的、有法人资格和经营许可。  (2) 具有良好的商业信誉和健全的财务会计制度。  (3) 有依法缴纳税收和社会保障资金的良好记录。  (4) 近三年内,在经营活动中没有重大违法记录。  (5) 必须购买《招标文件》并登记备案。  4、递交投标文件截止时间和地点:2012年1月20日9:30(北京时间),北京西三环中路90号通用技术大厦420会议室,逾期收到或不符合规定的投标文件恕不接受。  5、投标保证金:投标人在递交投标文件时,应附有相当于投标总价1%的投标保证金。  6、开标时间:2012年1月20日9:30(北京时间)  7、开标地点:北京市丰台区西三环中路90号通用技术大厦420会议室,投标人应派其法定代表人或授权代表出席。  8、 评标办法和评标标准:综合评分法,其中商务部分15分,技术部分55分,评标价格30分,合计100分。详细的评分因素和标准见招标文件。  2. 招标人信息:  (1) 名 称:北京市辐射安全技术中心  (2) 地 址:北京市海淀区万柳中路5号  (3) 联 系 人:王海鹏、马国学  (4) 电 话:010-82565813、82565827  (5) 监察单位:北京市环境保护局监察处  (6) 电 话:010- 68717194  3. 招标代理机构信息:  (1) 名 称: 中技国际招标公司  (2) 地 址: 北京市丰台区西三环中路90号通用技术大厦1101A室  (邮政编码:100055)  (3) 联 系 人: 张乔治、陈颖  (4) 电 话: 010-63348261、63348611  (5) 传 真: 010-63373520
  • 滨松MPPC(硅光电倍增管)助力我国LHAASO宇宙线探测项目
    日前,中国政府采购网公布了中国科学院高能物理研究所光敏探测器成像阵列-硅光电倍增管采购项目中标结果。滨松成功中标,确定将为我国高海拔宇宙线观测站(LHAASO)项目供应上万片特殊定制的MPPC(硅光电倍增管)产品,用于宇宙线的探测。 高海拔宇宙线观测站(LHAASO) LHAASO三大系统之一——广角契伦科夫望远镜阵列(WFCTA)滨松MPPC产品将在该系统中发挥关键作用 高海拔宇宙线观测站(LHAASO)由中国科学院高能物理研究所主持,为我国“十二五”期间的国家重大科技基础设施项目,也是对宇宙线起源之谜发起的一次猛烈的冲击。它位于海拔4410m的四川稻城海子山,面积达1.36平方公里,总投资12亿人民币。其建成后将跻身世界四大宇宙线研究基地之一,并带来三个世界之最:最高的高能伽马射线探测灵敏度;最灵敏的甚高能伽马射线巡天探测;最宽广的宇宙线能量测量范围。 滨松中国十分荣幸能参与到LHAASO当中。通过淬炼新型光电器件MPPC技术,为我国又一伟大实验提供了可靠的光电技术支持。MPPC多被称为硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM/SSPM)是当下光探测器届的新晋明星,根据其工作原理,也被称为多像素光子计数器(Multi-Pixel Photon Counter),即MPPC。其由多个工作在盖革模式下的APD组成,虽然本质上是一个光半导体,但具有优良的光子计数能力,适用于监测在光子计数水平下极弱光的场合。滨松各MPPC阵列产品(非项目组用)
  • 国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站(LHAASO)通过国家验收
    5月10日,国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站(LHAASO)顺利通过国家验收。验收委员会认为,项目法人单位中国科学院成都分院和共建单位中国科学院高能物理研究所按期、全面、优质完成了国家发展改革委批复的建设任务,各项指标达到或优于批复的验收指标。LHAASO的1/4规模探测装置于2019年4月投入试运行,全规模探测装置于2021年7月投入试运行,整体性能可靠,具备长期稳定的科学运行能力。LHAASO充分利用特定地域4410米优越的高海拔条件和先进技术优势,成为目前世界上最灵敏的超高能伽马射线探测装置、世界上灵敏度最高的甚高能伽马射线源巡天普查望远镜,以及能量覆盖范围最宽的超高能宇宙线复合式立体测量系统。LHAASO的建成运行,使之成为目前国际粒子天体物理三大实验设施之一,对促进该领域实现重大原创突破、带动前沿交叉相关学科发展和国际合作具有重要意义。LHAASO是以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施,2015年12月31日获得国家发展和改革委员会批复立项,项目由中国科学院和四川省人民政府共建,由中国科学院成都分院与中国科学院高能物理研究所承担建设,建设周期4年。LHAASO主体工程于2017年动工,于2021年全部完成建设,已先后通过由主管部门中国科学院组织的工艺、建安、财务、设备资产和档案五个专业组验收。此次国家验收会受国家发展和改革委员会委托,由中国科学院会同四川省组织,来自国家发改委、中咨公司、科研院所、高校等单位的近20位专家出席了验收会。LHAASO位于四川省稻城县海子山,平均海拔4410米,占地面积约1.36平方公里,瞄准的是当今最重要的科学前沿课题——高能宇宙线起源问题。它由5216个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器构成的一平方公里地面簇射粒子探测器阵列、78000平方米的水切伦科夫探测器阵列、18台广角切伦科夫望远镜等三大阵列组成。LHAASO首席科学家曹臻介绍,LHAASO项目团队通过自主创新和国际合作,完成了多项关键核心技术攻关,首次在大视场成像切伦科夫望远镜中大规模使用新型硅光电管,改变了这类望远镜不能在月夜工作的传统观测模式,实现了有效观测时间的成倍增长;发展了基于“小白兔”技术、适应4000米以上高海拔野外工况的大面积、多节点、高精度时钟同步技术,远距离同步精度提升到0.2纳秒,达到国际领先水平;采用了国产20英寸超大型光电倍增管,将时间响应提高了3倍,观测阈能从3000亿电子伏降低到700亿电子伏,观测能力达到国际领先水平;在海量数据获取技术上取得显著进步,发展并实现了“无触发”数据获取,对宇宙线事例实现“零死时间”观测;采用特殊的数据筛选技术,对海量数据进行无损压缩,实现从海子山到高能所的实时数据传输。基于其超高的探测灵敏度,LHAASO在初步运行期间已经取得多项突破性的重大科学成果。LHAASO在银河系内发现了大量超高能宇宙加速器候选天体,并记录到人类观测到的最高能量光子,开启了“超高能伽马天文学”时代;精确测定了标准烛光蟹状星云的超高能段亮度,发现1千万亿电子伏伽马辐射,挑战理论极限。LHAASO在建设期间即开展观测,科学成果持续产出。截至目前,基于LHAASO项目发表的期刊论文累计约215篇、会议论文约156篇。LHAASO项目建设单位充分发挥中国科学院建制化研究的优势,依托设施开展观测与理论研究,并面向国内外全面开放共享。目前,已有28个天体物理研究机构成为LHAASO的国际合作组成员单位。合作组利用LHAASO的观测数据开展粒子天体物理研究,同时进行宇宙学、天文学、粒子物理学等众多领域的基础研究。LHAASO将成为以中国为主、多国参与的国际宇宙线研究中心,借助高海拔伽马天文、宇宙线的观测优势,成为独具特色、综合开放的科学研究平台。曹臻介绍,中国的宇宙线实验研究经历了三个阶段,1954年,中国第一个高山宇宙线实验室在云南东川海拔3180米的高山建成;1989至2000年,在海拔4300米的西藏羊八井相继启动了中日合作ASγ实验、中意ARGO-YBJ实验;LHAASO是我国第三代高山宇宙线观测站,目前已经成为世界上重要的粒子天体物理支柱性实验站之一,使我国在高能伽马射线天文领域的研究达到国际领先水平。
  • 史上最强激光器或落户英国 有望破解宇宙奥秘
    史上最强激光器能撕裂真空 超高场激光器有望帮助人类解答一系列关于宇宙空间的难题  据英国《每日电讯报》10月30日报道,一座能撕开真空的激光发射器有望在英国问世,它将帮助科学家破解宇宙的未解之谜。  史上最强激光发射器的正式称谓是“超强激光构造计划超高场激光器”(Extreme Light Infrastructure Ultra-High Field Facility),它是继大型强子对撞机(Large Hadron Collider)之后物理学界的又一个重大实验项目,英国卢瑟福 阿普尔顿实验室高级激光技术与应用中心的科学家目前正在研制实验所需的相关技术。  欧盟委员会今年早些时候已经批准了在捷克、匈牙利和罗马尼亚分别建立三座激光发射器的计划。这三座激光发射器总造价约2亿欧元(约合17.6亿元人民币),预计2015年正式启用,将作为超高场激光器的组成部分,并为其提供原始激光束。整个超高场激光器将于2020年前后问世,总造价约10亿欧元(约合88亿元人民币),运转后将能在百万兆分之一秒内制造出总能量相当于全世界全部电能输出10万多倍的强大激光,全部激光束汇聚为一点后将产生比太阳核心还极端的超高温高热状态。  科学家希望利用超高场激光器“撕破”宇宙中的真空,探索宇宙空间的构成和所谓“暗物质”的真相。与人们通常的认识不同,宇宙中所谓的“真空”其实并非空无一物。根据科学家推测,所谓的真空是在物质与反物质的相互抵消作用下形成的 由于构成真空的所谓“鬼粒子”转瞬即逝,因此一直未能被人类所认识。超高场激光器的出现有望改变这一局面,甚至可以帮助科学家验证“额外维度”(extra-dimension)的存在。德国物理学会主席沃尔夫冈桑德纳教授表示:“我们往往认为真空中没有任何物质,但事实上,真空似乎是由存在时间极短的成对分子组成的。高能激光射线能将这些分子拉开,并延长它们存在的时间。”  此外,超强激光还有望催生癌症激光疗法和新的医学诊断方法。普利茅斯大学理论物理学副教授托马斯 海因茨尔接受采访时称:“超强激光构造计划将引领我们进入前所未知的物理学新领域,必将有许多令人惊讶的发现等待着我们。”  超高场激光器的最终落户地址将于明年公布,目前除英国外,俄罗斯、法国、匈牙利、罗马尼亚和捷克的研究机构也都在积极申请。
  • 美红外望远镜完成宇宙全面观测
    据新华社洛杉矶7月17日电 美国航天局喷气推进实验室17日宣布,去年12月升空的红外太空望远镜“广角红外测量探测器”当天完成了为期7个月的首次宇宙全面观测。  该实验室称,在这次观测中,“广角红外测量探测器”发现了2.5万颗此前未知的小行星,其中95%的小行星为近地小行星。幸运的是,在可预见的未来,没有一颗小行星会对地球形成威胁。  此外,该探测器还发现了15颗彗星,以及一个距地球100多亿光年、由其他星系碰撞后形成的超亮星系,同时还观察了数百个恒星体,并对其中20个的存在状态进行了确认。  负责该项目的喷气推进实验室科学家艾森哈特说,“广角红外测量探测器”对宇宙进行了全方位的观测,不管是近地物体还是正在形成的星系,探测器都不会放过。  按计划,在未来3个月内,该探测器将再次对宇宙进行观测,以发现更多隐藏的小行星、恒星和星系,从而补充更多的数据,帮助科学家进一步探究宇宙的奥秘。  哈佛大学小行星中心天文学家斯帕尔说,“广角红外测量探测器”发现的近地小行星的平均体积要大于其他天文望远镜发现的小行星,科学家将根据新的发现来判断这些小行星是否会给地球带来潜在威胁。  “广角红外测量探测器”于2009年12月14日发射升空,其主要任务是扫描探测宇宙,“挖掘”此前未知的小行星和彗星等。
  • ALMA阵列射电望远镜助力揭开早期宇宙中重元素起源之谜
    清华大学天文系教授蔡峥课题组通过观测发现,大质量星体的反馈作用对于早期宇宙重元素起源的影响力,比之前普遍认知的大得多。相关研究9月27日发表于《自然—天文学》。  蔡峥告诉《中国科学报》,宇宙中,绝大部分物质不在星系里,而在星系间。这部分弥散在星系之间广袤空间里的物质被称为星系际介质。  天文学家从距离大爆炸仅10亿年的宇宙中确认了星系际介质中已存在较重的元素。  这些早期宇宙中的重元素究竟从何而来?目前科学界比较公认的理论认为小质量星系的活动似乎是星际介质重元素起源的原因。但小质量星系本身亮度低,且可能被尘埃所遮蔽,传统光学观测不能有效支持上述理论。  蔡峥课题组将观测手段转向了射电观测。他们利用国际上最大的射电望远镜——ALMA阵列,观测到宇宙早期某颗类星体所发射的光束,在途经距离地球125亿光年外的宇宙某区域时,出现了比较明显的氧吸收现象,导致课题组观测到的宇宙早期中性氧吸收线出现明显折叠。“这说明该片区域存在一个较强的氧元素吸收体,而该吸收体中存在的氧元素,便是周围星系通过自身的反馈作用‘抛’入宇宙中,进而富集于此的。”蔡峥说。  在进行数据分析和处理后,团队发现一个位于这些宇宙早期星际介质中氧元素附近的候选星系,该星系与氧吸收体的距离约6万光年。这一发现表明,大质量星系的反馈作用可能比之前认为的重要。  在进一步的观测中,课题组将该星系与理论上的数值模拟进行对比,并发现该候选星系的质量比通过现有理论预言的质量重1~2个数量级,且该星系与其吸收体的距离也超出理论预测1个量级。  “这清晰地表明,宇宙早期星际介质中的重元素,也许并不全部起源于小质量星系的活动,大质量星系的贡献很可能比先前科学界所认为的重要得多。”蔡峥说,该研究对于目前科学界通行的星系反馈和大质量星系形成的理论构成了一定的挑战,对于理解大质量星系的形成与演化有关键意义。  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41550-021-01471-4
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